FDR – це специфічний метод впровадження найпоширенішої на даний момент технології ємнісного вимірювання вологості ґрунту. Він опосередковано та швидко визначає об'ємний вміст води в ґрунті шляхом вимірювання діелектричної проникності (впливу ємності) ґрунту. Принцип полягає у випромінюванні електромагнітного хвильового сигналу певної частоти (зазвичай 70-150 МГц) на електрод (зонд), вставлений у ґрунт, та вимірюванні резонансної частоти або зміни імпедансу, що визначається діелектричними властивостями ґрунту, тим самим розраховуючи діелектричну проникність та вміст вологи.
Нижче наведено детальний опис характеристик ґрунтового датчика FDR:
Основні сильні сторони та переваги
Вимірювання швидке, безперервне та автоматизоване
Він може досягати безперервного вимірювання на другому рівні або навіть швидше, що робить його дуже придатним для сценаріїв, які потребують запису даних з високою часовою роздільною здатністю, автоматизованого керування зрошенням та дослідження динамічних процесів.
Висока вартість та легкість популяризації
Порівняно з точнішими та дорожчими датчиками TDR (рефлектометрія в часовій області), конструкція та виробництво схеми FDR простіші, а вартість значно знижена, що робить їх ідеальним вибором для великомасштабного розгортання в таких галузях, як інтелектуальне сільське господарство та ландшафтний дизайн.
Надзвичайно низьке енергоспоживання
Споживання енергії вимірювальної схеми дуже низьке, зазвичай вимагає струму лише міліамперного рівня, що робить її дуже придатною для польових станцій моніторингу та систем Інтернету речей, які живляться від батарей та сонячних панелей протягом тривалого часу.
Зонд має гнучку конструкцію та простий у встановленні
Зонди бувають різних форм (наприклад, стрижневого типу, проколювального типу, багатоглибинного профілю тощо) і їх потрібно лише вставити в ґрунт. Вони майже не пошкоджують структуру ґрунту та дуже прості в установці.
Має хорошу стабільність та високий рівень безпеки
Він не містить радіоактивних речовин (на відміну від нейтронних лічильників), безпечний у використанні, а його електронні компоненти стабільні в роботі, що дозволяє його тривалу експлуатацію.
Легка інтеграція та підключення до мережі
Він природно сумісний із сучасною архітектурою Інтернету речей і може легко інтегрувати модулі запису даних та бездротової передачі для побудови великомасштабної мережі моніторингу вологості ґрунту.
Основні обмеження та труднощі
На точність вимірювання впливають різні характеристики ґрунту (обмеження ядра)
Текстура ґрунту та об'ємна щільність: співвідношення (калібрувальна крива) між діелектричною проникністю та вмістом води варіюється в різних ґрунтах з різним вмістом глини, піску та органічної речовини. Загальні калібрувальні формули можуть призвести до помилок.
Електропровідність ґрунту (солоність): це один з найважливіших факторів, що впливають на точність вимірювання диелектричної проникності (FDR). Провідні іони в ґрунтовому розчині можуть спричиняти втрату енергії сигналу, що призводить до завищеного значення вимірювання діелектричної проникності та, таким чином, до переоцінки вмісту води. У засолено-лужних ґрунтах ця похибка може бути дуже значною.
Температура: Діелектрична проникність ґрунту залежить від температури. Моделі високого класу оснащені вбудованими датчиками температури для компенсації, але повністю виключити це неможливо.
Контакт між зондом і ґрунтом: Якщо під час встановлення залишиться зазор або контакт нещільний, це серйозно завадить вимірюванню.
Для досягнення високої точності необхідно проводити калібрування на місці
Заводське калібрування зазвичай базується на певному стандартному середовищі (наприклад, піску та ґрунту). Для отримання достовірних абсолютних значень необхідно провести калібрування на місці в цільовому ґрунті (тобто шляхом порівняння з виміряними значеннями методу сушіння та встановлення локального рівняння калібрування). Це вирішальний крок для забезпечення якості наукових досліджень та точного управління даними, але він також збільшує вартість використання та технічний поріг.
Діапазон вимірювання – це локальна «точкова» інформація
Чутлива область датчика зазвичай обмежується кількома кубічними сантиметрами об'єму ґрунту навколо зонда. Для характеристики просторової мінливості великих ділянок необхідно виконувати розумне багатоточкове розміщення.
Довгострокова стабільність та дрейф
Після тривалого захоронення метал зонда може призвести до відхилення вимірювальних характеристик через електрохімічну корозію або забруднення, тому потрібна регулярна перевірка та повторне калібрування.
Запропоновані застосовні сценарії
Дуже підходящі сценарії
Точне землеробство та інтелектуальне зрошення: моніторинг динаміки вологості ґрунту, оптимізація рішень щодо зрошення, а також досягнення економії води та підвищення її ефективності.
Еколого-гідрологічні дослідження: довгостроковий точковий моніторинг змін профілю вологості ґрунту.
Догляд за садом та полем для гольфу: основні датчики автоматизованих систем зрошення.
Моніторинг геологічних катастроф: використовується для раннього попередження про вміст води при моніторингу стійкості схилів.
Сценарії, коли потрібна обережність або слід вжити контрзаходів:
Для засоленого або високопровідного ґрунту: необхідно вибрати моделі з функціями компенсації засолення та провести суворе калібрування на місці.
У ситуаціях, коли існують вимоги законодавчого або дослідницького рівня щодо абсолютної точності: необхідно порівнювати та калібрувати за допомогою методів TDR або сушіння, а також проводити регулярні перевірки.
Короткий зміст
Ґрунтові датчики FDR, завдяки своїй чудовій економічній ефективності, низькому енергоспоживанню та простоті використання, стали найпоширенішою технологією вимірювання вологості ґрунту в сучасному сільському господарстві та моніторингу навколишнього середовища. По суті, це «ефективний розвідник на місці».
Основні характеристики можна підсумувати так:
Переваги: Швидкий, безперервний, низька вартість, низьке енергоспоживання та легке підключення до мережі.
Обмеження: На точність легко впливає солоність ґрунту, його текстура та температура, тому для забезпечення точності потрібне калібрування на місці.
Завдяки правильному розумінню своїх характеристик та управлінню своїми помилками за допомогою наукового розташування точок та необхідного калібрування, датчики FDR можуть надавати дуже цінну динамічну інформацію про вологість ґрунту та є ключовими інструментами для точного управління водними ресурсами та розвитку цифрового сільського господарства.
Щоб отримати додаткову інформацію про датчики ґрунту, зверніться до Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Вебсайт компанії:www.hondetechco.com
Час публікації: 12 грудня 2025 р.