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El principio de funcionamiento del sensor de temperatura y humedad del suelo que monitorea la humedad del suelo.
El principio de funcionamiento del sensor de temperatura y humedad del suelo que monitorea la humedad del suelo.
El suelo es uno de los recursos naturales de los que depende la humanidad para su supervivencia y es la base del crecimiento y desarrollo de las plantas. El estado del suelo está estrechamente relacionado con la supervivencia y reproducción de la sociedad humana. Además de las plantas hidropónicas, la humedad del suelo es la principal fuente de absorción de agua para las plantas. La disolución y absorción de diversos fertilizantes en el suelo, así como la descomposición y transformación de la materia orgánica, también están estrechamente relacionadas con el contenido de humedad del suelo.
El estándar para medir la humedad del suelo es el contenido de humedad, es decir, el porcentaje del peso del suelo respecto a su peso de humedad. Medir el contenido de agua del suelo y comprender las necesidades hídricas de los cultivos son fundamentales para la producción agrícola. Los métodos actuales para medir la humedad del suelo incluyen el método de pesaje por secado, el método tensiométrico, el método de resistencia, el método neutrónico, el método de rayos R, el método de la relación de ondas estacionarias, el método óptico, la reflectometría en el dominio del tiempo (TDR) y el método de oscilación de alta frecuencia (FDR), entre otros. Entre ellos, los métodos más comunes y sencillos son el método de secado y el método de resistencia.
Método de secado:
El método de secado es un método muy común para medir la humedad del suelo y también es un método estándar. Específicamente: se obtiene cierta cantidad de suelo del campo, se coloca en un horno a 105 °C y se espera a que se seque. El método estándar de secado es que el pesaje se mantenga constante antes y después del secado dos veces. La humedad perdida después del secado es el contenido de humedad del suelo. La fórmula de cálculo es: contenido de humedad del suelo = W/M*100%, M es el peso del suelo antes del secado y W es el peso de la humedad del suelo, es decir, la diferencia entre M y el peso del suelo después del secado M'.
Método de resistencia:
El método de resistencia utiliza la resistencia del yeso, el nailon, la fibra de vidrio, etc., la cual está relacionada con su contenido de agua. Al colocar estos componentes intermedios junto con los electrodos en suelo húmedo, y tras un tiempo, su contenido de agua alcanza el equilibrio. Debido a la relación entre la resistencia y el contenido de humedad, hemos calibrado previamente una relación correspondiente entre la resistencia y el porcentaje, lo que permite utilizar estos componentes para obtener lecturas de humedad dentro del rango de succión de 1 a 15 atmósferas.
El valor medido por el método de secado es preciso, pero presenta la desventaja de un rendimiento deficiente en tiempo real. Si deseamos realizar mediciones rápidas, podemos considerar el sensor de temperatura y humedad del suelo. Los principios de monitoreo del sensor de temperatura y humedad del suelo, como la reflectometría en el dominio del tiempo (TDR) o el método de oscilación de alta frecuencia (FDR), pueden proporcionar un contenido de humedad del suelo más preciso en tiempo real.
Método TDR:
El nombre chino de TDR significa Reflectometría en el Dominio del Tiempo y es un método de medición de la humedad del suelo desarrollado en la década de 1980. Este método es muy común en el extranjero. En China, se introdujo hace poco, pero varios departamentos le han prestado atención inmediatamente después de su introducción. La transmisión TDR en el dominio del tiempo es una forma común de monitorear rápidamente la humedad del suelo. El principio consiste en transmitir la forma de onda en una línea de transmisión no coincidente, y la forma de onda en cualquier punto de la línea de transmisión es la superposición de la forma de onda original y la forma de onda transmitida. El tiempo de respuesta de los equipos TDR es de aproximadamente 10 a 20 segundos, lo cual es adecuado para la medición móvil y la monitorización de punto fijo.
El TDR tiene una gran independencia y sus resultados prácticamente no se ven afectados por factores ambientales como el tipo de suelo, la densidad y la temperatura. Además, hay otro punto importante: el TDR puede medir la humedad del suelo en condiciones de congelación, algo inigualable por otros métodos. Además, el TDR puede monitorear simultáneamente el contenido de agua y sal del suelo, con una diferencia prácticamente nula entre los resultados de ambas mediciones. La precisión de este método de medición es evidente.
Método FDR:
El nombre chino del método FDR es "método de oscilación de alta frecuencia", y su inicio es ligeramente posterior al del TDR. Inicialmente, debido al alto coste de los equipos TDR, empresas extranjeras como AquaSPY y Sentek desarrollaron el FDR para encontrar un método más sencillo que el TDR para medir la constante dieléctrica del suelo. El FDR no solo es más económico que el TDR, sino que también ofrece un tiempo de medición más corto. Tras una calibración específica del suelo, la precisión de la medición es alta, la forma de la sonda no está limitada, lo que permite medir múltiples profundidades simultáneamente y facilita la adquisición de datos.
El método FDR adopta el principio de funcionamiento del pulso electromagnético y mide la permitividad aparente del suelo de acuerdo con la frecuencia de propagación de la onda electromagnética en el medio, para obtener el contenido volumétrico de agua del suelo.
El monitoreo de la humedad del suelo no solo se aplica a la detección de humedad en suelos agrícolas; en muchos edificios de ingeniería, como ferrocarriles, carreteras, centrales hidroeléctricas, canales y viviendas, el estado de la humedad del suelo también es una información indispensable. Cuando se necesitan datos precisos y tiempo suficiente, se puede optar por el método tradicional de secado. Si se desea conocer la humedad del suelo en tiempo real, se puede optar por el sensor de humedad del suelo. (TDR/FDR).
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