Kapacitní půdní senzory jsou jednou z nejběžnějších technik v moderním měření půdní vlhkosti (obvykle patří k typu frekvenčně-doménové reflektometrie (FDR)). Základním principem je nepřímé získání objemového obsahu vlhkosti v půdě měřením její dielektrické konstanty. Vzhledem k tomu, že dielektrická konstanta vody (asi 80) je mnohem vyšší než u ostatních složek v půdě (asi 1 pro vzduch a asi 3-5 pro půdní matrici), celková změna dielektrické konstanty půdy závisí hlavně na obsahu vlhkosti.
Jeho hlavní vlastnosti jsou následující:
I. Hlavní silné stránky a výhody
1. Nízké náklady a snadná popularizace
Ve srovnání s vysoce přesnými senzory časové reflektometrie (TDR) mají kapacitní senzory nižší elektronické součástky a výrobní náklady, což jim umožňuje široké uplatnění ve scénářích, které vyžadují rozsáhlé nasazení, jako je inteligentní zemědělství a zavlažování zahrad.
2. Extrémně nízká spotřeba energie
Kapacitní měřicí obvody samy o sobě mají velmi nízkou spotřebu energie a jsou velmi vhodné pro dlouhodobé monitorování v terénu a aplikace internetu věcí napájené bateriemi a solárními panely. Mohou fungovat nepřetržitě měsíce nebo i roky.
3. Lze jej nepřetržitě sledovat po dlouhou dobu
Ve srovnání s metodou sušení, která vyžaduje ruční ovládání, mohou být kapacitní senzory zakopány do půdy a prováděly bezobslužný, nepřetržitý a automatický sběr dat a dokázaly zachytit dynamický proces změn vlhkosti půdy, jako je vliv zavlažování, srážek a odpařování.
4. Kompaktní velikost a snadná instalace
Senzory jsou obvykle navrženy jako sondy. Stačí vyvrtat otvor v místě měření a sondu zasunout svisle do půdy, čímž se struktura půdy jen minimálně poškodí.
5. Dobrá stabilita a žádná radioaktivita
Na rozdíl od neutronových měřičů kapacitní senzory neobsahují žádné radioaktivní zdroje, jsou bezpečné k použití a nevyžadují zvláštní povolení ani ochranu.
6. Integrovatelný a inteligentní
Integrace s datovými sběrači a bezdrátovými přenosovými moduly (jako je 4G/LoRa/NB-IoT) je velmi snadná a vytváří tak kompletní síť pro monitorování půdní vlhkosti. Uživatelé si mohou data prohlížet na dálku v reálném čase prostřednictvím mobilních telefonů nebo počítačových platforem.
Ii. Omezení a výzvy
Přesnost měření je ovlivněna několika faktory
Vliv textury půdy: Kalibrační křivky pro jílovitou, hlinitou a písčitou půdu se liší. Snímače jsou obvykle kalibrovány se standardním pískem a půdou při opuštění továrny. Přímé použití v půdách s různou texturou způsobí chyby.
Vliv elektrické vodivosti půdy (slanosti): Toto je jeden z hlavních zdrojů chyb kapacitních senzorů. Solné ionty v půdě mohou rušit elektromagnetická pole, což způsobuje, že naměřené hodnoty budou vyšší. V zasolené půdě se přesnost měření výrazně sníží.
Vliv zhutnění půdy a pórovitosti: Přesnost výsledků měření ovlivní, zda je sonda v těsném kontaktu s půdou a zda se v půdě nacházejí velké póry nebo kameny.
Vliv teploty: Dielektrická konstanta se mění s teplotou. Vysoce kvalitní senzory mají zabudované teplotní senzory pro kompenzaci, ale kompenzační účinek je omezený.
2. Je vyžadována kalibrace na místě
Pro získání vysoce přesných výsledků měření, zejména u specifických typů půd, je obvykle nutná kalibrace na místě. To znamená, že se odeberou vzorky půdy, standardní metodou sušení se změří skutečný obsah vlhkosti a poté se porovná s údaji ze senzorů za účelem stanovení lokalizované kalibrační rovnice. To je klíčový krok k zajištění přesnosti dat, ale také zvyšuje náklady na použití a technický limit.
3. Rozsah měření je relativně lokální
Rozsah měření senzoru je omezen na konečný objem půdy kolem sondy (tj. „citlivou oblast“ senzoru). Tato oblast je obvykle velmi malá (několik krychlových centimetrů), takže výsledek měření představuje informaci z jednoho „bodu“. Pro pochopení vlhkostních podmínek půdy na celém poli je třeba nastavit více bodů.
4. Dlouhodobá stabilita a drift
Pokud je sonda dlouhodobě zakopána v půdě, může kov sondy zestárnout v důsledku elektrolytické koroze nebo chemického působení, což způsobí posun naměřených hodnot. Je nutná pravidelná kontrola a rekalibrace.
Iii. Použitelné scénáře a návrhy pro výběr
Velmi vhodné scénáře
Chytré zemědělství a přesné zavlažování: Monitorování dynamiky půdní vlhkosti, určování, kdy a kolik vody zavlažovat, dosahování úspor vody a zvýšení produkce.
Zelená zahrada a údržba golfových hřišť: Základní senzory automatizovaných zavlažovacích systémů.
Vědecký výzkum: Výzkum v oblastech, jako je ekologie, hydrologie a meteorologie, který vyžaduje dlouhodobé a nepřetržité sledování půdní vlhkosti.
Včasné varování před geologickou katastrofou: Sledujte vlhkost půdy na svazích a vozovkách, abyste varovali před rizikem sesuvů půdy.
Scénáře, které vyžadují opatrné používání:
V oblastech s vysokou slaností a vysoce alkalickou půdou: Pokud nejsou použity speciálně navržené a kalibrované modely, je spolehlivost dat nízká.
V metrologických certifikačních scénářích s extrémně vysokými požadavky na absolutní přesnost: V tomto okamžiku může být nutné zvážit dražší TDR senzory nebo přímo použít metodu sušení.
Jednoduše řečeno, kapacitní půdní senzory jsou „nákladově efektivní“ variantou. I když nemusí poskytovat absolutně přesné hodnoty na laboratorní úrovni, mohou velmi dobře odrážet relativní trend změn a vzorec vlhkosti půdy ze suchého na vlhký stav. Pro drtivou většinu výrobních a manažerských rozhodnutí má tento proces již velkou hodnotu. Klíčem k jeho dobrému využití je správné pochopení jeho vlastností a dobrá kalibrace.
Pro více informací o půdních senzorech kontaktujte společnost Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Webové stránky společnosti:www.hondetechco.com
Čas zveřejnění: 1. prosince 2025