FDR yra specifinis šiuo metu labiausiai paplitusios talpinės dirvožemio drėgmės matavimo technologijos įgyvendinimo metodas. Jis netiesiogiai ir greitai nustato dirvožemio tūrinį vandens kiekį, matuodamas dirvožemio dielektrinę konstantą (talpos efektą). Principas yra skleisti tam tikro dažnio (paprastai 70–150 MHz) elektromagnetinės bangos signalą į dirvožemyje įvestą elektrodą (zondą) ir išmatuoti rezonansinio dažnio arba impedanso pokytį, kurį lemia dirvožemio dielektrinės savybės, taip apskaičiuojant dielektrinę konstantą ir drėgmės kiekį.
Toliau pateikiamos išsamios FDR dirvožemio jutiklio savybės:
Pagrindiniai privalumai ir stiprybės
Matavimas yra greitas, nuolatinis ir automatizuotas
Jis gali pasiekti nuolatinius matavimus antrame lygyje ar net greičiau, todėl labai tinka scenarijams, kuriems reikalingas didelės laikinės skiriamosios gebos duomenų įrašymas, automatizuotas drėkinimo valdymas ir dinaminių procesų tyrimai.
Didelės sąnaudos ir lengvas populiarumas
Palyginti su tikslesniais ir brangesniais TDR (laiko srities reflektometrijos) jutikliais, FDR grandinės projektavimas ir gamyba yra paprastesni, o kaina gerokai sumažinta, todėl tai idealus pasirinkimas didelio masto diegimui tokiose srityse kaip išmanusis žemės ūkis ir kraštovaizdžio tvarkymas.
Ypač mažas energijos suvartojimas
Matavimo grandinės energijos suvartojimas yra labai mažas, paprastai jai reikia tik miliamperų lygio srovės, todėl ji labai tinka lauko stebėjimo stotims ir daiktų interneto sistemoms, kurios ilgą laiką maitinamos baterijomis ir saulės baterijomis.
Zondas yra lanksčiai suprojektuotas ir lengvai montuojamas
Zondai būna įvairių formų (pvz., strypiniai, pradurti, daugiagyliai profiliuoti ir kt.) ir juos tereikia įkišti į dirvą. Jie mažai pažeidžia dirvožemio struktūrą ir yra labai lengvai montuojami.
Jis pasižymi geru stabilumu ir aukštu saugumu
Jame nėra radioaktyviųjų medžiagų (skirtingai nei neutronų matuokliuose), jis yra saugus naudoti, o jo elektroniniai komponentai veikia stabiliai, todėl jį galima naudoti ilgą laiką.
Lengva integruoti ir sujungti į tinklą
Jis natūraliai suderinamas su šiuolaikine daiktų interneto architektūra ir gali lengvai integruoti duomenų įrašymo ir belaidžio perdavimo modulius, kad būtų sukurtas didelio masto dirvožemio drėgmės stebėjimo tinklas.
Pagrindiniai apribojimai ir iššūkiai
Matavimo tikslumui įtakos turi įvairios dirvožemio savybės (kersinio tyrimo apribojimai).
Dirvožemio tekstūra ir tūrinis tankis: dielektrinės konstantos ir vandens kiekio santykis (kalibravimo kreivė) skiriasi priklausomai nuo dirvožemio, kuriame yra skirtingas molio, smėlio ir organinių medžiagų kiekis. Bendros kalibravimo formulės gali sukelti paklaidų.
Dirvožemio elektrinis laidumas (druskingumas): tai vienas iš svarbiausių veiksnių, turinčių įtakos FDR tikslumui. Dirvožemio tirpale esantys laidūs jonai gali sukelti signalo energijos nuostolius, dėl kurių dielektrinės konstantos matavimo vertė gali būti išpūsta, taigi ir vandens kiekis gali būti pervertintas. Druskingoje-šarminėje dirvoje ši paklaida gali būti labai didelė.
Temperatūra: Dirvožemio dielektrinei konstantai įtakos turi temperatūra. Aukštesnės klasės modeliuose yra įmontuoti temperatūros jutikliai kompensacijai, tačiau to visiškai pašalinti neįmanoma.
Zondo kontaktas su dirvožemiu: Jei montavimo metu lieka tarpas arba kontaktas nėra tvirtas, tai gali smarkiai sutrikdyti matavimą.
Norint pasiekti didelį tikslumą, reikia atlikti kalibravimą vietoje.
Gamyklinis kalibravimas paprastai atliekamas naudojant tam tikrą standartinę terpę (pvz., smėlį ir dirvožemį). Norint gauti patikimas absoliučias vertes, kalibravimas vietoje turi būti atliekamas tiksliniame dirvožemyje (t. y. palyginant su džiovinimo metodu išmatuotomis vertėmis ir nustatant vietinę kalibravimo lygtį). Tai labai svarbus žingsnis siekiant užtikrinti mokslinių tyrimų kokybę ir tikslų duomenų valdymą, tačiau jis taip pat padidina naudojimo sąnaudas ir technines ribas.
Matavimo diapazonas yra vietinė „taško“ informacija.
Jutiklio jautri sritis paprastai apsiriboja keliais kubiniais centimetrais dirvožemio tūrio aplink zondą. Norint apibūdinti didelių sklypų erdvinį kintamumą, būtina atlikti pagrįstą daugiataškį išdėstymą.
Ilgalaikis stabilumas ir dreifas
Po ilgalaikio užkasimo zondo metalas gali sukelti matavimo charakteristikų poslinkį dėl elektrocheminės korozijos ar užteršimo, todėl reikia reguliariai tikrinti ir pakartotinai kalibruoti.
Siūlomi taikomi scenarijai
Labai tinkami scenarijai
Tikslusis ūkininkavimas ir išmanusis drėkinimas: dirvožemio drėgmės dinamikos stebėjimas, drėkinimo sprendimų optimizavimas ir vandens taupymas bei efektyvumo gerinimas.
Ekologiniai ir hidrologiniai tyrimai: ilgalaikis dirvožemio drėgmės profilio pokyčių stebėjimas fiksuotuose taškuose.
Sodo ir golfo aikštyno priežiūra: pagrindiniai automatinių drėkinimo sistemų jutikliai.
Geologinių nelaimių stebėjimas: naudojamas ankstyvam vandens kiekio įspėjimui stebint šlaito stabilumą.
Scenarijai, kai reikia imtis atsargumo priemonių arba atsakomųjų priemonių:
Druskingam arba didelio laidumo dirvožemiui: reikia pasirinkti modelius su druskingumo kompensavimo funkcijomis ir atlikti griežtą kalibravimą vietoje.
Tais atvejais, kai yra teisiniai arba mokslinių tyrimų lygio reikalavimai absoliučiam tikslumui: būtina palyginti ir kalibruoti naudojant TDR arba džiovinimo metodus, taip pat atlikti reguliarius patikrinimus.
Santrauka
Dėl puikių kainos ir kokybės santykio, mažo energijos suvartojimo ir paprasto naudojimo FDR dirvožemio jutikliai tapo plačiausiai naudojama dirvožemio drėgmės matavimo technologija šiuolaikinėje žemės ūkyje ir aplinkos monitoringoje. Iš esmės tai yra „efektyvus žvalgas vietoje“.
Pagrindinės savybės gali būti apibendrintos taip:
Privalumai: greitas, nepertraukiamas, mažos sąnaudos, mažas energijos suvartojimas ir lengva prijungti prie tinklo.
Apribojimai: tikslumui lengvai įtakos turi dirvožemio druskingumas, tekstūra ir temperatūra, todėl tikslumui užtikrinti reikalingas kalibravimas vietoje.
Teisingai suprasdami dirvožemio charakteristikas ir valdydami klaidas taikydami mokslinį taškų išdėstymą ir būtiną kalibravimą, FDR jutikliai gali teikti labai vertingą dinaminę informaciją apie dirvožemio drėgmę ir yra pagrindinės priemonės tiksliam vandens išteklių valdymui ir skaitmeninės žemdirbystės plėtrai.
Norėdami gauti daugiau informacijos apie dirvožemio jutiklius, susisiekite su „Honde Technology Co., LTD.“.
„WhatsApp“: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Įmonės svetainė:www.hondetechco.com
Įrašo laikas: 2025 m. gruodžio 12 d.