مبدأ عمل مستشعر رطوبة التربة

مبدأ عمل مستشعر رطوبة التربة

يُستخدم مستشعر رطوبة التربة، المعروف أيضًا باسم مستشعر رطوبة التربة، بشكل أساسي لقياس المحتوى المائي الحجمي للتربة. في مجال مراقبة رطوبة التربة والري الزراعي وحماية الغابات، تُستخدم عادةً نوعان من مستشعرات رطوبة التربة: نوع FDR ونوع TDR، أي مستشعرات المجال الترددي ونوع المجال الزمني. يُعدّ نوع FDR الأكثر شيوعًا حاليًا. مقياس الانعكاس في المجال الترددي (FDR) هو جهاز يُستخدم لقياس رطوبة التربة، ويتميز بالبساطة والأمان والسرعة والدقة، بالإضافة إلى إمكانية تثبيت نقطة القياس باستمرار، والتشغيل الآلي، ونطاق القياس الواسع، وقلة الحاجة إلى المعايرة.

توجد حاليًا العديد من طرق قياس رطوبة التربة محليًا وعالميًا، وتتنوع أجهزة استشعار رطوبة التربة. على سبيل المثال: قياس الانعكاس الزمني (TDR)، وطريقة الجص، وطريقة الاستشعار عن بُعد بالأشعة تحت الحمراء، وطريقة الانعكاس في المجال الترددي (FDR/FD)، وطريقة المعايرة، وطريقة السعة، وطريقة المقاومة، وطريقة الميكروويف، وطريقة النيوترونات، وطريقة كارل فيشر، وطريقة أشعة غاما، وطريقة الرنين المغناطيسي النووي. فيما يلي شرح لمبدأ عمل كل جهاز استشعار.

1. مستشعر الرطوبة بتقنية TDR:

طريقة قياس رطوبة التربة بتقنية TDR هي طريقة طُوّرت في ثمانينيات القرن الماضي. وهي اختصار لـ"مقياس الانعكاس الزمني". تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في الخارج، وقد بدأت مؤخرًا في الصين، حيث أولت لها جميع الجهات اهتمامًا كبيرًا. يشبه نظام TDR نظام الرادار، ويتميز باستقلالية عالية، إذ لا تتأثر نتائجه بنوع التربة أو كثافتها أو درجة حرارتها. ومن أهم مميزاته قدرته على قياس رطوبة التربة في الظروف الجليدية، وهي ميزة لا تتوفر في الطرق الأخرى. إضافةً إلى ذلك، يُمكن لتقنية TDR رصد محتوى الماء والملح في التربة في آنٍ واحد، مع تقارب شديد في نتائج القياسين. وهذا دليل واضح على دقة هذه الطريقة.

ثانيًا، مستشعر الرطوبة بتقنية FDR و FD:

نظراً لارتفاع تكلفة أجهزة قياس الانعكاس الزمني (TDR)، بدأت العديد من الشركات (مثل AquaSPY وSentek وDelta-T وDecagon) في أواخر ثمانينيات القرن الماضي باستخدام طرق أبسط لقياس ثابت العزل الكهربائي للتربة. تتميز طرق قياس الانعكاس الزمني (FDR) وقياس الانعكاس الطيفي (FD) بأنها أقل تكلفة من TDR، كما أنها تستغرق وقتاً أقصر للقياس. بعد معايرة التربة، تصبح دقة القياس عالية، ولا يتقيد شكل المجس بأي قيود، ويمكن القياس على أعماق متعددة في الوقت نفسه. كما أن جمع البيانات أسهل بكثير.

ثلاثة، مستشعر الرطوبة بطريقة المقاومة:

تعتمد طريقة قياس المقاومة على مقاومة الجبس والنايلون والألياف الزجاجية، وغيرها، ومحتواها من الرطوبة. عند وضع هذه المواد الوسيطة مع الأقطاب الكهربائية في تربة رطبة، وبعد فترة من الزمن، يصل محتوى الماء فيها إلى حالة التوازن. ونظرًا للعلاقة بين المقاومة ومحتوى الرطوبة، فقد قمنا مسبقًا بمعايرة علاقة معينة بين المقاومة والنسبة المئوية، ومن ثم يمكننا استخدام هذه المكونات للحصول على قراءات الرطوبة ضمن نطاق امتصاص يتراوح بين 1 و15 ضغطًا جويًا.

رابعًا، مستشعر الرطوبة بتقنية تشتت النيوترونات:

تُعدّ طريقة النيوترونات مناسبة لقياس رطوبة التربة في الحقل. وتعتمد هذه الطريقة على مبدأ أن الهيدروجين يُبطئ سرعة النيوترونات السريعة بشكل كبير ويُشتتها. وتتوفر حاليًا في الأسواق أجهزة قياس رطوبة التربة باستخدام النيوترونات. ورغم مزاياها العديدة، إلا أنها تُعاني من قيود كبيرة فيما يتعلق بالتربة العضوية، كما أنها غير مناسبة لقياس محتوى الرطوبة في التربة على عمق يتراوح بين 0 و15 سم.

خامساً: مستشعر الرطوبة بالأشعة السينية:

على غرار جهاز النيوترونات، تستخدم طريقة نقل الأشعة المصدر المشع 137Cs لإصدار خط، ويستقبل المسبار طاقة الشعاع من خلال التربة، ويتم تحويل محتوى رطوبة التربة.

في وقت أصبحت فيه التكنولوجيا ضرورية لحلول الاستشعار، فإن ضمان عملها بطريقة تكافلية مع موظفيك البشريين هو أمر أساسي.

لا، هذا ليس منتجًا خارقًا ولن يُغير حياتك على الأرجح، ولكنه سيُحسّن أداء أنظمة مراقبة البيئة لديك ويُضفي لمسةً استثنائية على حياتك اليومية. جرّبه لدى ريكا سينسورز.

تُعدّ شركة ريكا سينسورز من أبرز العلامات التجارية في فئتها فيما يتعلق بحلول الاستشعار وأجهزة الاستشعار الأصلية. عند البحث عبر الإنترنت، ستجد أن ريكا سينسورز تحظى بتقييمات عالية ومراجعات إيجابية كثيرة. يسعدنا تلقي استفسارك.