采用原位土壤测量到新的性能深度
通过德克·贝克|更新:04/17/2019 |评论:0
技术和机械设计的进步为需要不同深度土壤测量的人提供了巨大的改善，特别是环境研究人员和任何从事环境监测网络的人。在本文中，我们将进一步了解您可能面临的度量挑战，以及如何设计新的SoilVUE™10 TDR土壤湿度剖面传感器它的创新技术有助于应对这些挑战。
当前方法论的挑战
传统的方法是挖一个坑，在不同的深度安装多个传感器，仍然被广泛认为是获得精确测量的最好方法。然而，这种方法有显著的缺点:
- 这是劳动密集型的。
- 你可能需要使用重型设备。
- 它对土壤造成很大的干扰。
土壤剖面传感器将多个测量深度集成在一个单一的集成探头中，显著降低了安装的劳动和影响。然而，它们通常也有主要的缺点:
- 传感器和土壤之间可能没有很好的接触，这些气隙会引入数据的误差。
- 水倾向于从传感器光滑的一侧流向土壤剖面，比通常情况下更深更快(称为优先流)，这可能会使测量结果产生偏差。
解决的挑战
SoilVUE™10将机械设计、电子和测量方法结合在一起，为解决获取垂直土壤测量剖面时可能面临的主要挑战迈出了重要的一步。
机械设计
土壤扰动、土壤接触和优先流这三个关键的测量挑战都通过SoilVUE™10的机械设计得到了独特的解决。就像当您安装其他剖面传感器，您只需要钻一个小洞与SoilVUE™10，最大限度地减少土壤扰动。这些剖面传感器的不同之处在于，SoilVUE™10具有独特的螺纹设计。当您安装SoilVUE™10时，它的螺纹被推入螺旋钻孔的两侧，这有两个好处:
- 测量杆嵌入螺纹中，最大限度地与土壤接触。
- 优先流被减慢或消除。
电子学及测量方法
注意:有关土壤含水量传感器工作原理的一些基本信息，请参阅“如何找到适合你应用的最佳土壤水分含量传感器”博客文章．
几十年来，时域反射法(TDR)一直是测量土壤水分含量的主要方法之一。简单地解释一下，电磁脉冲是沿着杆(或波导)发送的。这些脉冲会在波导的不同位置反射——从电缆到波导的过渡点和波导的末端反射最强。然后记录脉冲的传播时间。
脉冲传播时间的测量受到介电常数的影响。介电常数是在电场中储存电能的能力。波导周围材料的介电常数对传播时间有很大的影响。因此，介电常数越高的材料对脉冲传播时间的影响越大。
水的介电常数约为80(取决于温度)，而土壤其余部分的介电常数一般在个位数。因此，土壤含水量的变化对脉冲传播时间的测量影响最大。由这些脉冲构造并分析波形，如下图所示:
脉冲传播时间(以长度表示)与被空气包围的波导的比值与介电常数直接相关:
在哪里K一个是明显的介电常数,l波导的真实长度是多少l一个是由脉冲传播时间估计的波导的视长度。
提示:已经发表的各种模型都是根据这个比率或介电常数来计算含水量的。
过去，真正的TDR需要一个复杂而昂贵的系统，该系统允许您定义大多数(如果不是全部的话)参数。关键参数包括点的数量，用来找到起始点和结束点的算法，以及任何用来减少信号中的噪声或变化的平滑技术。如果您需要这种灵活性，我们的TDR200时域反射计提供了这个选项。
在工厂校准期间，SoilVUE™10的参数都经过了优化，以提供干净、一致的分析，并精确测量真正的脉冲行程时间。
结论
SoilVUE™10 TDR土壤水分剖面传感器采用TrueWave™TDR技术，提供了创新的机械设计、电子和测量方法，解决了您在进行多种土壤水分剖面测量时可能面临的关键挑战。欲了解更多，请访问SoilVUE™10产品页面或者观看下面的视频。
如果你有任何问题或意见，请在下面发表。
关于作者
Dr. Dirk V. Baker，坎贝尔科学公司环境组应用研究科学家。万博matex网页登录他们感兴趣的领域包括生态学、农业和气象学等。他拥有科罗拉多州立大学野生动物生物学学士学位和杂草科学博士学位。德克的研究生和博士后研究集中在测量和模拟风力驱动的植物扩散。
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