Dielektryczny Pomiar Wilgotności Gleby
- Szczegóły
W cyfrowych systemach akwizycji danych czytelne są wyłącznie sygnały elektryczne. Dlatego stosowane czujniki muszą przetwarzać mierzoną wielkość na proporcjonalny sygnał elektryczny. Jedynie czujniki, które mogą być zintegrowane z nowoczesnymi systemami akwizycji danych, muszą być odczytywane elektrycznie, dlatego rozważano metody elektryczne.
Kluczem do rozwiązania problemu elektrycznego pomiaru danej wielkości w sposób selektywny jest znalezienie takiej elektrycznej właściwości medium warunkującego tę wielkość, która jest dla niego unikatowa. W odniesieniu do problemu elektrycznego pomiaru wilgotności gleby medium warunkującym wilgotność jest woda, a jej unikatową właściwością jest polarna struktura molekuł (molekuła wody posiada trwały moment dipolowy równy 1.87 D).
Polarność molekuł wody powoduje, że dielektryczna przenikalność wody dominuje przenikalność stałej fazy gleby (względna przenikalność dielektryczna wody w polu o częstotliwości poniżej 10 GHz i w temperaturze l8°C, wynosi 81, podczas gdy względna przenikalność dielektryczna fazy stałej wynosi w tych warunkach 4÷5). Ponieważ dielektryczna przenikalność gleby jest warunkowana jej wilgotnością, elektryczny monitoring wilgotności gleby realizuje się w oparciu o pomiar jej przenikalności dielektrycznej.
Zarówno składniki stałej fazy gleby jak i woda, są praktycznie izolatorami (nie przewodzą znaczącego prądu elektrycznego). Obecność jonów w "wodzie glebowej" czyni z niej elektrolit przewodzący prąd elektryczny. Dlatego gleba w polu elektrycznym wykazuje dwoistą naturę, dielektryka (izolatora) oraz przewodnika. Zatem dielektryczna przenikalność gleby jest wielkością zespoloną, której składowa rzeczywista jest warunkowana wilgotnością zaś urojona zasoleniem.
Soil is a complex material having unstable characteristics. For this reason it is the most difficult task to monitor soil water status, particularly to electrically determine soil moisture.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Dlatego gleba w polu elektrycznym wykazuje dwoistą naturę, dielektryka (izolatora) oraz przewodnika. Thus, the soil dielectric permittivity is a complex value, where the real part is determined by soil moisture and imaginary part by soil salinity.
Zasolenie znacząco utrudnia dielektryczny pomiar wilgotności gleby powodując potrzebę częstej, specyficznej dla każdej gleby, kalibracji pomiaru in situ. Because of the soil salinity a soil specific calibration of readings is necessary.
W artykule omówiono reflektometrię czasową (TDR - Time Domain Reflectometry) w zastosowaniu do wyznaczania wilgotności gleby. Ponieważ TDR operuje impulsem napięcia stanowiącym paczkę decymetrowych fal sinusoidalnych, wilgotna gleba zachowuje się w ich polu elektrycznym jak izolator, którego przenikalność elektryczna (stała dielektryczna) jest warunkowana jedynie wilgotnością oraz gęstością.
W pracy przedstawiono dyskusję warunków, w których dielektryczny pomiar wilgotności gleby byłby wolny od wpływu elektrycznej konduktywności obecnego w niej elektrolitu.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
tags: #marek #a #malicki #wilgotnosc #pomiar
