用途:Hydra土壤水分溫度電導率傳感器可以同時測量出土壤體積含水量、土壤電導率、土壤溫度等參數(shù)。傳感器輸出信號有模擬信號、SDI-12和RS485三種可以進行選擇,廣泛用于農(nóng)學、水文學、氣象學、地球物理學及土木工程學的研究和生產(chǎn)領域。
土壤水分鹽分溫度傳感器原理:
Hydra Probe 的測量方法使得與其他傳感器相比在多數(shù)土壤中更精確和可靠,電子土壤傳感器土壤水分校準曲線基于他們復合介電常數(shù)(Topp 1980)。
復合介電常數(shù)是一種材料在電場中產(chǎn)生感應電荷的能力。當電磁波通過土壤傳導,部分能量被儲存,而另一部分能量損耗,散失的能量和儲存的能量之間的數(shù)學關系也不是一成不變的。
反映儲能部分或者電容特性的的實部,和水的轉(zhuǎn)動偶極矩直接相關(Logsdon 2005,Seyfried 2004),這一原理被用于土壤水分的測量。虛部代表能量的損耗,包括電導率、頻率、分子松弛等(Hilhorst 2000)。
表觀介電常數(shù)是包含了實部和虛部的一個電介質(zhì)復數(shù)介電常數(shù)(Jones 2005,Seyfried 2007)。除了Hydra Probe之外,多數(shù)傳感器都采用了諸如TDR(Blonquist 2005),TDT(Blonquist 2005B),RF共振頻率電容法(Kelleners 2004)以及SIP簡化阻抗探針法(Gaskin 1996),以上測量方法全部基于表觀介電常數(shù)。介電常數(shù)的虛部對于溫度、頻率、土壤含鹽量和土壤質(zhì)地等條件非常敏感,因而包含了介電常數(shù)虛部特征的表觀介電常數(shù),對于溫度、頻率、土壤含鹽量和土壤質(zhì)地同樣也是敏感的(Blonquist 2005)。
鑒于多數(shù)土壤傳感器對土壤水分的計算都是基于表觀介電常數(shù),并不是真正的實際介電常數(shù)(實部),所以這些傳感器受土壤溫度、鹽分、質(zhì)地的嚴重影響。相比之下,Hydra Probe 受土壤條件的影響就很小。
Hydra Probe是一種介電阻抗傳感器,它采用的是一種利用同軸波導將實部和虛部剝離的方法(Campbell 1990)。通過一個發(fā)射信號和兩個反射信號,由于介電常數(shù)的實部和虛部對應的兩個反射信號的阻抗不同,通過一個麥克斯韋方程組數(shù)學模型被分別計算(Campbell 1988,Kraft 1987)。這些復雜的數(shù)學計算是由一個內(nèi)置在Hydra Probe殼內(nèi)的微處理器來完成的。
傳感器校準
如前邊介紹的,Hydra Probe的校準基于實際介電常數(shù),而非其他傳感器所使用的表觀介電常數(shù),因此它比其他傳感器更精確可靠。LOAM壤土校準是Hydra Probe 進行的最主要的土壤校準,適合多數(shù)的土壤測量。LOAM壤土的校準基于美國M.S. Seyfried的研究(Seyfried 2005)。20種代表不同的質(zhì)地、形態(tài)和礦質(zhì)含量的一系列土壤經(jīng)過研究,為土壤水分測量提供校準曲線。
同時,Hydra Probe 還進行了沙土、粘土、亞粘土的校準;如果需要,客戶也可以根據(jù)自己使用的特殊區(qū)域要求,自行校準。
技術(shù)規(guī)格:
介電常數(shù) | |
測量范圍 | 1~80(1=空氣,80=蒸餾水) |
測量精度 | ±1.5%或0.2(典型蒸餾水) |
土壤水分 | |
測量范圍 | 0~飽和 |
測量精度 | 多數(shù)土壤±0.01 WFV,特殊土壤±0.03 |
電導率 | |
測量范圍 | 0.01~1.5 S/m |
測量精度 | ±2.0%或0.005 S/m(典型) |
溫度 | |
測量范圍 | -10~+55℃ |
測量精度 | ±0.1℃ |
電氣規(guī)格 | |
供電 | 9~20 VDC |
通訊協(xié)議 | SDI-12標準V1.2 |
電纜長度 | 標準7.6米,可延長到60米 |
功耗 | 空閑<1 ma,激活30="" ma="">1> |
電纜接線 | 3芯:供電、接地和數(shù)據(jù) |
波特率 | 1200 |
工作環(huán)境 | |
工作溫度 | -10~+55℃,可延長到-30~+55℃ |
存儲溫度 | -40~+55℃ |
防水 | 探頭可以放入水中 |
物理參數(shù) | |
電纜 | 22AWG,防紫外,直埋 |
材質(zhì) | 探頭外殼PVC,探針為304不銹鋼 |
尺寸 | 長度12.4厘米×直徑4.2厘米 |
感應區(qū)域 | 長度5.7厘米×直徑3厘米 |
重量 | 傳感器200克,電纜0.08公斤/米 |
規(guī)格參數(shù)
產(chǎn)品名稱 | Hydra Probe II土壤水分溫度電導率傳感器(SDI-12輸出型) | 貨號 | vt000357 |