Senzorii capacitivi de sol sunt una dintre cele mai comune tehnici în măsurarea modernă a umidității solului (de obicei, aparținând unui tip de reflectometrie în domeniul frecvenței (FDR)). Principiul de bază este de a obține indirect conținutul volumetric de umiditate al solului prin măsurarea constantei sale dielectrice. Deoarece constanta dielectrică a apei (aproximativ 80) este mult mai mare decât cea a altor componente din sol (aproximativ 1 pentru aer și aproximativ 3-5 pentru matricea solului), modificarea generală a constantei dielectrice a solului depinde în principal de conținutul de umiditate.
Următoarele sunt principalele sale caracteristici:
I. Puncte forte și avantaje principale
1. Cost redus și ușor de popularizat
Comparativ cu senzorii de reflectometrie în domeniul timpului (TDR) de înaltă precizie, senzorii capacitivi au componente electronice și costuri de fabricație mai mici, ceea ce le permite să fie aplicați pe scară largă în scenarii care necesită implementare la scară largă, cum ar fi agricultura inteligentă și irigarea grădinilor.
2. Consum extrem de redus de energie
Circuitele de măsurare capacitive au un consum de energie foarte redus și sunt foarte potrivite pentru monitorizarea pe termen lung pe teren și pentru aplicațiile Internet of Things alimentate de baterii și panouri solare. Acestea pot funcționa continuu timp de luni sau chiar ani.
3. Poate fi monitorizat continuu pentru o perioadă lungă de timp
Comparativ cu metoda de uscare care necesită operare manuală, senzorii capacitivi pot fi îngropați în sol pentru a efectua colectarea nesupravegheată, continuă și automată a datelor și pot capta procesul de schimbare dinamică a umidității solului, cum ar fi influența irigării, precipitațiilor și evaporării.
4. Dimensiuni compacte și ușor de instalat
Senzorii sunt de obicei proiectați ca niște sonde. Trebuie doar să găuriți o gaură în poziția de măsurare și să introduceți sonda vertical în sol, provocând astfel mici daune structurii solului.
5. Stabilitate bună și fără radioactivitate
Spre deosebire de contoarele de neutroni, senzorii capacitivi nu implică surse radioactive, sunt siguri de utilizat și nu necesită permisiune sau protecție specială.
6. Integrabil și inteligent
Este foarte ușor de integrat cu colectoare de date și module de transmisie wireless (cum ar fi 4G/LoRa/NB-IoT) pentru a forma o rețea completă de monitorizare a umidității solului. Utilizatorii pot vizualiza datele de la distanță în timp real prin intermediul telefonului mobil sau al platformelor de computer.
Ii. Limitări și provocări
Precizia măsurării este afectată de mai mulți factori
Influența texturii solului: Curbele de calibrare pentru solul argilos, lutos și nisipos sunt diferite. Senzorii sunt de obicei calibrați cu nisip și sol standard la ieșirea din fabrică. Utilizarea directă în soluri cu texturi diferite va cauza erori.
Influența conductivității electrice a solului (salinitatea): Aceasta este una dintre principalele surse de eroare pentru senzorii capacitivi. Ionii de sare din sol pot interfera cu câmpurile electromagnetice, determinând valorile măsurate mai mari. În solul salinizat, precizia măsurării va scădea semnificativ.
Influența compactării și porozității solului: Precizia rezultatelor măsurătorii va fi afectată de contactul strâns al sondei cu solul și de prezența porilor mari sau a pietrelor în sol.
Influența temperaturii: Constanta dielectrică se modifică odată cu temperatura. Senzorii de înaltă calitate au senzori de temperatură încorporați pentru compensare, dar efectul de compensare este limitat.
2. Este necesară calibrarea la fața locului
Pentru a obține rezultate ale măsurătorilor de înaltă precizie, în special în anumite tipuri de sol, este de obicei necesară calibrarea la fața locului. Adică, se colectează probe de sol, se măsoară conținutul real de umiditate prin metoda standard de uscare și apoi se compară cu citirile senzorilor pentru a stabili o ecuație de calibrare localizată. Acesta este un pas crucial pentru a asigura acuratețea datelor, dar crește și costul de utilizare și pragul tehnic.
3. Intervalul de măsurare este relativ local
Intervalul de măsurare al senzorului este limitat la volumul finit de sol din jurul sondei (adică „zona sensibilă” a senzorului). Această zonă este de obicei foarte mică (câțiva centimetri cubi), astfel încât rezultatul măsurătorii reprezintă informația unui „punct”. Pentru a înțelege condițiile de umiditate a solului din întregul câmp, este nevoie să se configureze mai multe puncte.
4. Stabilitate pe termen lung și derivă
Dacă este îngropată în sol pentru o perioadă lungă de timp, metalul sondei se poate îmbătrâni din cauza coroziunii electrolitice sau a acțiunii chimice, provocând abaterea valorilor măsurate. Sunt necesare inspecții și recalibrări regulate.
Iii. Scenarii aplicabile și sugestii de selecție
Scenarii foarte potrivite
Agricultură inteligentă și irigații de precizie: Monitorizarea dinamicii umidității solului, ghidarea momentului irigației și a cantității de apă necesară, realizarea conservării apei și creșterea producției.
Amenajarea peisagistică și întreținerea terenurilor de golf: Senzori principali ai sistemelor automate de irigații.
Cercetare științifică: Cercetare în domenii precum ecologia, hidrologia și meteorologia care necesită monitorizarea continuă și pe termen lung a umidității solului.
Avertizare timpurie în caz de dezastru geologic: Monitorizarea umidității solului pe pante și pe terasamente pentru a avertiza asupra riscurilor de alunecări de teren.
Scenarii care necesită utilizare prudentă:
În zonele cu sol cu salinitate ridicată și conținut ridicat de alcali: Dacă nu se utilizează modele special concepute și calibrate, fiabilitatea datelor este scăzută.
În scenariile de certificare metrologică cu cerințe extrem de ridicate pentru precizie absolută: În acest moment, ar putea fi necesar să se ia în considerare senzori TDR mai scumpi sau să se utilizeze direct metoda de uscare.
În termeni simpli, senzorii capacitivi de sol reprezintă o opțiune „eficientă din punct de vedere al costurilor”. Deși este posibil să nu ofere valori absolut precise la nivel de laborator, aceștia pot reflecta foarte bine tendința și modelul de schimbare relativă a umidității solului de la uscat la umed. Pentru marea majoritate a deciziilor de producție și management, acest lucru are deja o mare valoare. Înțelegerea corectă a caracteristicilor sale și o bună calibrare sunt cheile utilizării sale eficiente.
Pentru mai multe informații despre senzorii de sol, vă rugăm să contactați Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Site-ul web al companiei:www.hondetechco.com
Data publicării: 01.12.2025