如何挑選合適的土壤水分傳感器

土壤水分傳感器通過測量與含水量相關(guān)的土壤性質(zhì)的變化，間接得出土壤含水量。主要是用土壤的體積介電常數(shù)隨體積含水量的變化而變化的。因此，傳感器測量出的水的體積是介電常數(shù)變化的主要因素。

土壤含水量傳感器被設(shè)計(jì)成隨介電常數(shù)變化的電信號，其中一些傳感器通過測量介電常數(shù)（含水率也隨之變化），將其轉(zhuǎn)換為土壤含水量；另一些傳感器的電信號輸出僅一步轉(zhuǎn)換為土壤體積含水率。

無論采用哪種方法，土壤中的水分都會影響體積介電常數(shù)，而體積介電常數(shù)又會影響傳感器的電輸出。這一點(diǎn)在比較傳感器精度規(guī)范時很重要。

土壤水分傳感器特性

滿足精度和分辨率需求；

應(yīng)用廣泛；

不需要重新校準(zhǔn)，或少次校準(zhǔn)；

符合預(yù)算要求；

便于安裝和測量。

很少有一款產(chǎn)品，能滿足全部的需求，因此可以根據(jù)研究項(xiàng)目，確定最重要的需求因素，選擇合適的傳感器。含水量、介電常數(shù)、電信號，這三者之間的關(guān)系決定著水含量值的精度和分辨率，以及傳感器的工作范圍。

體積含水量測量的準(zhǔn)確性：

1.電氣測量的準(zhǔn)確性

2.溫度對電信號、水的介電常數(shù)、土壤導(dǎo)電性的影響

3.傳感器與周圍土壤的校準(zhǔn)匹配程度

由于沒有一種單一的校準(zhǔn)功能適用于所有土壤，傳感器廠商通常會選擇有代表性的土壤，并以此提供含水率精度規(guī)范。如果測量環(huán)境具有相同的條件，傳感器的精度則符合規(guī)范。但把傳感器放在自然環(huán)境中，它的精度可能不符合規(guī)格，除非您執(zhí)行自己的校準(zhǔn)。當(dāng)土壤中的水量很低時，它對土壤整體體積介電常數(shù)的貢獻(xiàn)較小，傳感器的精度可能會降低。在干燥土壤中，溫度對傳感器輸出的影響往往大于含水量的變化。

分辨率

分辨率，描述了在傳感器檢測到土壤水分變化之前需要改變多少。它主要由傳感器的電信號測量輸出質(zhì)量決定的。分辨率也可能受到數(shù)學(xué)處理和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式的舍入誤差的影響。高性能的土壤含水量傳感器具有較高的精度和分辨率。

范圍

在比較不同土壤含水率傳感器的工作范圍時，一定要了解范圍的定義和介電常數(shù)法的局限性。

體積含水量范圍可以用不同的方式表示：

0~100%：通常意味著傳感器對介電常數(shù)從空氣到水的變化做出響應(yīng)。

干~飽和：沒有給出數(shù)字，但傳感器校準(zhǔn)的介電常數(shù)范圍比任何土壤都大，它會對每一種土壤全范圍內(nèi)的含水量變化作出反應(yīng)。

0 ~ XX%：通常意味著傳感器是在從干燥到飽和的土壤條件下測試的。

X%~XX%：指定傳感器測量準(zhǔn)確的范圍。這可能使傳感器看起來比同類其他產(chǎn)品更差，但由于介電常數(shù)傳感器在干燥土壤中的精確度較低，因此這規(guī)范更準(zhǔn)確地表示了我們可以預(yù)期的性能。

如果傳感器的測量范圍是從干燥空氣到土壤水飽和，那就足夠了。大多數(shù)礦質(zhì)土壤的最高含水量為40%至50%，有些粘土和有機(jī)土壤的含水量可高達(dá)60%至70%，確保選擇的傳感器范圍適合測量的土壤類型。

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