Els sensors capacitius del sòl són una de les tècniques més comunes en la mesura moderna de la humitat del sòl (normalment pertanyents a un tipus de reflectometria de domini de freqüència (FDR)). El principi bàsic és obtenir indirectament el contingut d'humitat volumètrica del sòl mesurant la seva constant dielèctrica. Com que la constant dielèctrica de l'aigua (aproximadament 80) és molt més alta que la d'altres components del sòl (aproximadament 1 per a l'aire i aproximadament 3-5 per a la matriu del sòl), el canvi global de la constant dielèctrica del sòl depèn principalment del contingut d'humitat.
Les següents són les seves principals característiques:
I. Punts forts i avantatges principals
1. Baix cost i fàcil de popularitzar
En comparació amb els sensors de reflectometria de domini temporal (TDR) d'alta precisió, els sensors capacitius tenen components electrònics i costos de fabricació més baixos, cosa que els permet aplicar-los àmpliament en escenaris que requereixen un desplegament a gran escala, com ara l'agricultura intel·ligent i el reg de jardins.
2. Consum d'energia extremadament baix
Els circuits de mesura capacitius tenen un consum d'energia molt baix i són molt adequats per a la monitorització de camp a llarg termini i aplicacions de la Internet de les Coses alimentades per bateries i panells solars. Poden funcionar contínuament durant mesos o fins i tot anys.
3. Es pot monitoritzar contínuament durant molt de temps
En comparació amb el mètode d'assecat que requereix un funcionament manual, els sensors capacitius es poden enterrar al sòl per dur a terme una recopilació de dades automàtica, contínua i sense supervisió, i poden capturar el procés de canvi dinàmic de la humitat del sòl, com ara la influència del reg, la pluja i l'evaporació.
4. Mida compacta i fàcil d'instal·lar
Els sensors solen estar dissenyats com a sondes. Només cal perforar un forat a la posició de mesura i inserir la sonda verticalment al sòl, causant pocs danys a l'estructura del sòl.
5. Bona estabilitat i sense radioactivitat
A diferència dels mesuradors de neutrons, els sensors capacitius no impliquen cap font radioactiva, són segurs d'utilitzar i no requereixen permís o protecció especials.
6. Integrable i intel·ligent
És molt fàcil d'integrar amb col·lectors de dades i mòduls de transmissió sense fil (com ara 4G/LoRa/NB-IoT) per formar una xarxa completa de monitorització de la humitat del sòl. Els usuaris poden visualitzar les dades de forma remota en temps real a través de plataformes de telèfon mòbil o ordinador.
Ii. Limitacions i reptes
La precisió de la mesura es veu afectada per múltiples factors
Influència de la textura del sòl: Les corbes de calibratge per a sòls argilosos, francs i sorrencs són diferents. Els sensors solen calibrar-se amb sorra i sòl estàndard quan surten de fàbrica. L'ús directe en sòls de diferents textures causarà errors.
Influència de la conductivitat elèctrica del sòl (salinitat): Aquesta és una de les principals fonts d'error dels sensors capacitius. Els ions de sal del sòl poden interferir amb els camps electromagnètics, fent que els valors mesurats siguin més alts. En sòls salinitzats, la precisió de la mesura disminuirà significativament.
Compactació del sòl i influència de la porositat: El contacte proper de la sonda amb el sòl i la presència de porus grans o pedres al sòl afectaran la precisió dels resultats de la mesura.
Influència de la temperatura: La constant dielèctrica canvia amb la temperatura. Els sensors d'alta qualitat tenen sensors de temperatura integrats per a la compensació, però l'efecte de compensació és limitat.
2. Cal calibratge in situ
Per obtenir resultats de mesurament d'alta precisió, especialment en tipus de sòl específics, normalment cal una calibració in situ. És a dir, es recullen mostres de sòl, es mesura el contingut d'humitat real mitjançant el mètode d'assecat estàndard i després es compara amb les lectures del sensor per establir una equació de calibratge localitzada. Aquest és un pas crucial per garantir la precisió de les dades, però també augmenta el cost d'ús i el llindar tècnic.
3. El rang de mesura és relativament local
El rang de mesura del sensor està limitat al volum finit de sòl al voltant de la sonda (és a dir, la "zona sensible" del sensor). Aquesta zona sol ser molt petita (uns quants centímetres cúbics), de manera que el resultat de la mesura representa la informació d'un "punt". Per entendre les condicions d'humitat del sòl de tot el camp, cal configurar diversos punts.
4. Estabilitat i deriva a llarg termini
Si s'enterra a terra durant molt de temps, el metall de la sonda pot envellir a causa de la corrosió electrolítica o de l'acció química, cosa que pot fer que els valors de mesurament vagin desviant. Cal una inspecció i una recalibratge regulars.
Iii. Escenaris aplicables i suggeriments de selecció
Escenaris molt adequats
Agricultura intel·ligent i reg de precisió: monitorització de la dinàmica de la humitat del sòl, guia de quan regar i quanta aigua regar, aconseguint la conservació de l'aigua i l'augment de la producció.
Enverdiment de paisatges i manteniment de camps de golf: sensors bàsics de sistemes de reg automatitzats.
Recerca científica: Recerca en camps com l'ecologia, la hidrologia i la meteorologia que requereix un seguiment continu i a llarg termini de la humitat del sòl.
Alerta primerenca de desastres geològics: monitoritzar la humitat del sòl en vessants i llits de carreteres per advertir del risc d'esllavissades.
Escenaris que requereixen un ús prudent:
En zones amb sòls d'alta salinitat i alt contingut en alcalins: tret que s'utilitzin models especialment dissenyats i calibrats, la fiabilitat de les dades és baixa.
En escenaris de certificació metrològica amb requisits extremadament alts de precisió absoluta: en aquest moment, pot ser necessari considerar sensors TDR més cars o utilitzar directament el mètode d'assecat.
En termes senzills, els sensors de sòl capacitius són una opció "rentable". Tot i que potser no proporcionen valors absoluts i precisos a nivell de laboratori, poden reflectir molt bé la tendència i el patró de canvi relatiu de la humitat del sòl de sec a humit. Per a la gran majoria de decisions de producció i gestió, això ja té un gran valor. Comprendre correctament les seves característiques i fer una bona feina de calibratge són les claus per utilitzar-lo bé.
Per obtenir més informació sobre sensors de sòl, poseu-vos en contacte amb Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Lloc web de l'empresa:www.hondetechco.com
Data de publicació: 01-des-2025