Kapasitive jordsensorer er en av de vanligste teknikkene innen moderne måling av jordfuktighet (vanligvis tilhørende en type frekvensdomenereflektometri (FDR)). Kjerneprinsippet er å indirekte innhente jordens volumetriske fuktighetsinnhold ved å måle dens dielektriske konstant. Siden den dielektriske konstanten til vann (omtrent 80) er mye høyere enn for andre komponenter i jorden (omtrent 1 for luft og omtrent 3–5 for jordmatrise), avhenger den totale endringen i jordens dielektriske konstant hovedsakelig av fuktighetsinnholdet.
Følgende er hovedtrekkene:
I. Kjernestyrker og fordeler
1. Lav kostnad og enkel å popularisere
Sammenlignet med høypresisjons tidsdomenereflektometri (TDR)-sensorer har kapasitive sensorer lavere elektroniske komponenter og produksjonskostnader, noe som gjør at de kan brukes i stor skala i scenarier som krever storskala distribusjon, for eksempel smart landbruk og hagevanning.
2. Ekstremt lavt strømforbruk
Kapasitive målekretser har i seg selv svært lavt strømforbruk og er svært godt egnet for langsiktig feltovervåking og Internet of Things-applikasjoner drevet av batterier og solcellepaneler. De kan operere kontinuerlig i måneder eller til og med år.
3. Det kan overvåkes kontinuerlig over lang tid
Sammenlignet med tørkemetoden som krever manuell drift, kan kapasitive sensorer graves ned i jorden for å utføre uovervåket, kontinuerlig og automatisk datainnsamling, og kan fange opp den dynamiske endringsprosessen i jordfuktighet, for eksempel påvirkning av vanning, nedbør og fordampning.
4. Kompakt i størrelse og enkel å installere
Sensorer er vanligvis utformet som sonder. Bare bor et hull på målestedet og sett sonden vertikalt ned i jorden, noe som forårsaker liten skade på jordstrukturen.
5. God stabilitet og ingen radioaktivitet
I motsetning til nøytronmålere involverer ikke kapasitive sensorer noen radioaktive kilder, er trygge å bruke og krever ikke spesiell tillatelse eller beskyttelse.
6. Integrerbar og intelligent
Det er veldig enkelt å integrere med datainnsamlere og trådløse overføringsmoduler (som 4G/LoRa/NB-IoT) for å danne et komplett nettverk for jordfuktighetsovervåking. Brukere kan se dataene eksternt i sanntid via mobiltelefon eller datamaskinplattformer.
Ii. Begrensninger og utfordringer
Målenøyaktigheten påvirkes av flere faktorer
Påvirkning av jordtekstur: Kalibreringskurvene for leire-, leirjord og sandjord er forskjellige. Sensorer kalibreres vanligvis med standard sand og jord når de forlater fabrikken. Direkte bruk i jord med ulik tekstur vil forårsake feil.
Påvirkning av jords elektriske ledningsevne (saltinnhold): Dette er en av hovedkildene til feil for kapasitive sensorer. Saltioner i jorden kan forstyrre elektromagnetiske felt, noe som fører til at de målte verdiene blir høyere. I saltholdig jord vil målenøyaktigheten avta betydelig.
Jordkomprimering og porøsitetspåvirkning: Hvorvidt sonden er i nær kontakt med jorden og om det er store porer eller steiner i jorden, vil alle påvirke nøyaktigheten av måleresultatene.
Temperaturpåvirkning: Den dielektriske konstanten endres med temperaturen. Sensorer av høy kvalitet har innebygde temperatursensorer for kompensasjon, men kompensasjonseffekten er begrenset.
2. Kalibrering på stedet er nødvendig
For å oppnå svært nøyaktige måleresultater, spesielt i spesifikke jordtyper, kreves det vanligvis kalibrering på stedet. Det vil si at jordprøver samles inn, det faktiske fuktighetsinnholdet måles med standard tørkemetode, og deretter sammenlignes med sensoravlesningene for å etablere en lokalisert kalibreringsligning. Dette er et viktig trinn for å sikre dataenes nøyaktighet, men det øker også brukskostnadene og den tekniske terskelen.
3. Måleområdet er relativt lokalt
Sensorens måleområde er begrenset til det endelige volumet av jord rundt sonden (dvs. sensorens «følsomme område»). Dette området er vanligvis svært lite (noen få kubikkcentimeter), så måleresultatet representerer informasjonen om et «punkt». For å forstå jordfuktighetsforholdene på hele feltet, må flere punkter settes opp.
4. Langsiktig stabilitet og drift
Hvis proben ligger begravet i jorden over lengre tid, kan metallet i proben eldes på grunn av elektrolytisk korrosjon eller kjemisk påvirkning, noe som kan føre til at måleverdiene avviker. Regelmessig inspeksjon og rekalibrering er nødvendig.
III. Gjeldende scenarier og utvalgsforslag
Svært passende scenarier
Smart landbruk og presisjonsvanning: Overvåking av jordens fuktighetsdynamikk, veiledning om når og hvor mye vann som skal vannes, oppnåelse av vannbevaring og økt produksjon.
Grønnere landskap og vedlikehold av golfbaner: Kjernesensorer i automatiserte vanningssystemer.
Vitenskapelig forskning: Forskning innen felt som økologi, hydrologi og meteorologi som krever langsiktig og kontinuerlig overvåking av jordfuktighet.
Tidlig varsling om geologiske katastrofer: Overvåk jordfuktigheten i skråninger og veier for å varsle om risiko for jordskred.
Scenarier som krever forsiktig bruk:
I områder med jord med høyt saltinnhold og høyt alkaliinnhold: Med mindre spesialdesignede og kalibrerte modeller brukes, er dataenes pålitelighet lav.
I metrologiske sertifiseringsscenarier med ekstremt høye krav til absolutt nøyaktighet: På dette tidspunktet kan det være nødvendig å vurdere dyrere TDR-sensorer eller bruke tørkemetoden direkte.
Enkelt sagt er kapasitive jordsensorer et «kostnadseffektivt» alternativ. Selv om de kanskje ikke gir absolutt presise verdier på laboratorienivå, kan de godt gjenspeile den relative endringstrenden og mønsteret for jordfuktighet fra tørr til våt. For de aller fleste produksjons- og forvaltningsbeslutninger har dette allerede stor verdi. Å forstå dens egenskaper riktig og gjøre en god jobb med kalibrering er nøkkelen til å bruke den godt.
For mer informasjon om jordsensorer, vennligst kontakt Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Selskapets nettside:www.hondetechco.com
Publiseringstid: 01. des. 2025