土壤湿度传感器原理:土壤温湿度传感器工作原理有哪些?

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土壤湿度传感器原理:土壤温湿度传感器工作原理有哪些?土壤是人类赖以生存的自然资源之一,是植物生长发育的基础,土壤环境状态与人类社会的生存与繁衍息息相关。除水培植物之外,土壤水份是植物吸收水分的主要来源,土壤各类肥料的溶解和吸收,有机物的分解、转化也和

土壤湿度传感器原理:土壤温湿度传感器工作原理有哪些?  第1张

土壤湿度传感器原理:土壤温湿度传感器工作原理有哪些?

土壤是人类赖以生存的自然资源之一,是植物生长发育的基础,土壤环境状态与人类社会的生存与繁衍息息相关。除水培植物之外,土壤水份是植物吸收水分的主要来源,土壤各类肥料的溶解和吸收,有机物的分解、转化也和土壤水分的含量有着紧密的关系。
土壤水分的衡量标准为土壤含水率,即水分重量占土壤重量的百分比。测定土壤含水量,掌握作物对水的需要情况,对农业生产有着重要的意义。目前测量土壤水分的方法有烘干称重法、张力计法、电阻法、中子法、r-射线法、驻波比法、光学法、时域反射法(TDR)与高频振荡法(FDR)等。其中比较常用而且简单的方法为烘干法、电阻法。
烘干法:
烘干法是测定土壤水分极为普遍的方法,也是标准方法。具体为:从野外获取一定量的土壤,然后放到105℃的烘箱中,等待烘干。其中烘干的标准为前后两次称重恒定不变。烘干后失去的水分即为土壤的水分含量。计算公式为土壤含水量=W/M*100%,M为烘干前的土壤重量,W为土壤水分的重量,即M与烘干后土壤重量M’的差值。
电阻法:
电阻法利用石膏、尼龙、玻璃纤维等的电阻和它们的含水量有关。当把这些中间物加上电极放置在潮湿的土壤中,然后一段时间后,这些东西的含水量达到平衡。由于电阻和含水量间的关系,我们先前标定电阻和百分数间一定的对应关系,然后就可以通过这些组件,得到1~15大气压吸力范围内的水分读数。
采用烘干法测量出的数值精准,但存在实时性差这一缺点。如果我们想要快速测量的话,可以考虑土壤温湿度传感器,土壤温湿度传感器有时域反射法(TDR)或者高频振荡法(FDR)两种监测原理,能够实时提供较为准确的土壤水分含量。
TDR法:
TDR的中文名称为时域反射法,是上个世纪八十年代发展起来的一种土壤水分测量定方法。这种方法在国外应用非常普遍,在国内的话近几年才刚刚引入,不过在引入之后就立刻被各部门重视起来。TDR时域发射是一种快速监测土壤水分的常见方式,其原理是在一条不匹配的传输线上的波形会发生发射,传输线上任何一点的波形都是原有波形和发射波形的叠加。TDR原理的设备响应时间约为10-20秒,适合移动测量和定点监测。
TDR具有较强的独立性,其结果基本不受土壤类型、密度、温度等环境因素影响。除此之外还有重要的一点就是:TDR能在结冰下测定土壤水分,这是其他方法无法比拟的。另外,TDR能同时监测土壤水盐含量,且前后两次测量的结果几乎没有差别。这种测定方法的精确度可见一斑。
FDR法:
FDR法的中文名称为高频振荡法,FDR的诞生时间稍晚于TDR。起初是因为TDR设备造价昂贵,国外AquaSPY、Sentek等公司为了寻求比TDR更为简单的方法来测量土壤的介电常数,从而研究出了FDR;FDR不仅比TDR便宜,而且测量时间更短,在经过特定的土壤校准之后,测量精度高,而且探头的形状不受限制,可以多深度同时测量,数据采集实现较容易。
FDR法采用了电磁脉冲的工作原理,根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数,从而得到土壤容积含水量。
土壤水分监测现如今不仅仅是应用于农业土壤水分检测,许多工程建筑如铁路、公路、水电站、渠道、房屋等,土壤水分状况也是必不可少的资料。当我们需要精准的数据并且时间充足的话,可以选择传统的烘干法。如果想要实时了解土壤水分的话,可以选择土壤水分传感器(TDR/FDR)。
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土壤湿度传感器原理:土壤湿度传感器的工作原理是什么?土壤湿度传感器的工作原理是什么?全部

1:组成
土壤湿度传感器由湿度检测电路和声报警电路等部分组成。RP1为湿度下限预置点,RP2为湿度上限预置点。
2:工作过程
当土壤中的湿度处在预置的上下限湿度之间时,由于探头a、h间的土壤电阻值在规定范围内,c点的电位低于?RPI的滑动端电位(比较器同相输入端),故比较器I输出高电平,red不发光;RP2的滑动端电位低于c点电位,则比较器?II输出高电平,green也不发光。

若土壤的湿度达到或超过?RP2设定的上限湿度时,ab探头间电阻变小,从而探头分压减小,比较器?II的同相输入端电位(c点电位?)低于比较器反相端电位(RP2滑动端电位?),则比较器?II翻转输出低电平,green发光,同时?SS8550II导通蜂鸣器发声,表示土壤湿度过大。

若土壤干燥达到或超过?RP1设定的下限湿度时,a、b探头间电阻增大,从而探头分压增大高于比较器?I同相端电压(RP1滑动端电位),比较器?I输出低电平,red发光?,同时SS8550I导通蜂鸣器发声,表示土壤湿度过小。蜂呜器设计是便于用户设置报警点,当设置完毕可将电键?SP断开,由下位机统一报错。
传感器探头a、b是由长160mm、直径为5mm的两根不锈钢棒制成,相间55mm。
3:土壤探头现场调试过程为
①将RP1的滑动触点调至最上端,RP2的滑动触点调至最下端,使red,green都熄灭;
②进行土壤湿度调试,取两盆适合温室育苗的土样,一盆为上限湿度(即适合温室育苗的最大土壤湿度),一盆为下限湿度(即适合温室育苗的最低土壤湿度)。
把探头插入上极限土壤中,调节RP2,使green刚好点亮,蜂鸣器刚好发声为止;再把探头插入下极限土壤中,调节RP1,使red刚好点亮,蜂鸣器刚好发声为止;
③将土壤湿度探测器的报警输出端ALARM1,ALARM2分别与下位机的P1口相连,下位机上电复位时P1口为高电平,当土壤湿度过高或过低时土壤湿度探测器?ALARM1或?ALARM2端输出低电平,下位机定时扫描P1口的电平状态,并赋值相应状态字,进入子处理程序。
对于应用此种方法制作的传感器其测量阻值用普通的万用表是无法测量的,只能用惠斯通电桥测电阻的方法测量。另外在实际电路中可将报警部分去掉,只需观察灯的亮灭即可。探针的引出线需要用屏蔽线。
4:应用土壤湿度传感器的硬件控制电路
埋在作物根部的土壤水分传感器监测根部土壤的水分,该传感器经检测电路将“湿度过高”和“湿度过低”信号经编码器传至主控制器,由主控制器决定控制状态。
“湿度过高”则停止灌溉;“湿度过低”则通过光电隔离、继电器控制接在水源的电磁阀。
全部

土壤湿度传感器原理:求一般的土壤湿度传感器原理,急!!!!!!!!!!!!

土壤湿度传感器的工作原理是什么?如何通过Arduino进行土壤湿度的监测报警?(1)

一般的土壤湿度传感器利用电磁脉冲原理。其根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数(ε),从而得到土壤容积含水量(θv)。
土壤湿度传感器应具有的特点:
1、采用标准的电流环传送技术使其具有抗干扰能力强,传送距离远,测量精度高,响应速度快。
2、土质影响较小,应用地区广泛,价格低廉,适合中国国情。
3、高稳定性,安装维护操作简便。
4、密封性好,可长期埋入土壤中使用,且不受腐蚀。

土壤湿度传感器介绍:
土壤湿度传感器 又名:土壤水分传感器、土壤墒情传感器、土壤含水量传感器。主要用来测量土壤容积含水量,做土壤墒情监测及农业灌溉和林业防护
功能及特点
1、本传感器体积小巧化设计,携带方便,安装、操作及维护简单。
2、结构设计合理,不绣钢探针保证使用寿命。
3、外部以环氧树脂纯胶体封装,密封性好,可直接埋入土壤中使用,且不受腐蚀。
4、土质影响较小,应用地区广泛。
5、测量精度高,性能可靠,确保正常工作。
6、响应速度快,数据传输效率高。
适用范围
广泛应用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验等场领域。

湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。
湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变化,利用这一特性即可测量湿度。
湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比。
电子式湿敏传感器的准确度可达2-3%RH,这比干湿球测湿精度高。
湿敏元件的线性度及抗污染性差,在检测环境湿度时,湿敏元件要长期暴露在待测环境中,很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。这方面没有干湿球测湿方法好。

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