Kapacitiva jordsensorer är en av de vanligaste teknikerna inom modern markfuktighetsmätning (vanligtvis tillhörande en typ av frekvensdomänreflektometri (FDR)). Kärnprincipen är att indirekt erhålla jordens volymetriska fukthalt genom att mäta dess dielektriska konstant. Eftersom vattnets dielektriska konstant (cirka 80) är mycket högre än för andra komponenter i jorden (cirka 1 för luft och cirka 3-5 för jordmatrisen), beror den totala förändringen i jordens dielektriska konstant huvudsakligen på fukthalten.
Följande är dess huvudsakliga funktioner:
I. Kärnstyrkor och fördelar
1. Låg kostnad och lätt att popularisera
Jämfört med högprecisionssensorer för tidsdomänreflektometri (TDR) har kapacitiva sensorer lägre elektroniska komponenter och tillverkningskostnader, vilket gör att de kan tillämpas i stor utsträckning i scenarier som kräver storskalig implementering, såsom smart jordbruk och trädgårdsbevattning.
2. Extremt låg strömförbrukning
Kapacitiva mätkretsar har i sig mycket låg strömförbrukning och är mycket lämpliga för långsiktig fältövervakning och Internet of Things-applikationer som drivs av batterier och solpaneler. De kan fungera kontinuerligt i månader eller till och med år.
3. Det kan övervakas kontinuerligt under lång tid
Jämfört med torkningsmetoden som kräver manuell drift kan kapacitiva sensorer grävas ner i jorden för att utföra obevakad, kontinuerlig och automatisk datainsamling, och kan fånga den dynamiska förändringsprocessen av markfuktighet, såsom påverkan av bevattning, nederbörd och avdunstning.
4. Kompakt i storlek och enkel att installera
Sensorer är vanligtvis utformade som sonder. Borra bara ett hål vid mätpositionen och för in sonden vertikalt i jorden, vilket orsakar liten skada på jordstrukturen.
5. God stabilitet och ingen radioaktivitet
Till skillnad från neutronmätare involverar kapacitiva sensorer inga radioaktiva källor, är säkra att använda och kräver inget särskilt tillstånd eller skydd.
6. Integrerbar och intelligent
Det är mycket enkelt att integrera med datainsamlare och trådlösa överföringsmoduler (som 4G/LoRa/NB-IoT) för att skapa ett komplett nätverk för övervakning av markfuktighet. Användare kan fjärrvisa data i realtid via mobiltelefoner eller datorplattformar.
Ii. Begränsningar och utmaningar
Mätnoggrannheten påverkas av flera faktorer
Jordstrukturpåverkan: Kalibreringskurvorna för lera, lerjord och sandjord är olika. Sensorer kalibreras vanligtvis med standardsand och -jord när de lämnar fabriken. Direkt användning i jordar med olika texturer kommer att orsaka fel.
Påverkan av jordens elektriska ledningsförmåga (salthalt): Detta är en av de främsta felkällorna för kapacitiva sensorer. Saltjoner i jorden kan störa elektromagnetiska fält, vilket gör att de uppmätta värdena blir högre. I salthaltig jord kommer mätnoggrannheten att minska avsevärt.
Jordpackning och porositetspåverkan: Huruvida sonden är i nära kontakt med jorden och om det finns stora porer eller stenar i jorden kommer alla att påverka mätresultatens noggrannhet.
Temperaturpåverkan: Den dielektriska konstanten ändras med temperaturen. Högkvalitativa sensorer har inbyggda temperatursensorer för kompensation, men kompensationseffekten är begränsad.
2. Kalibrering på plats krävs
För att erhålla högprecisionsmätresultat, särskilt för specifika jordtyper, krävs vanligtvis kalibrering på plats. Det vill säga att jordprover samlas in, den faktiska fukthalten mäts med standardtorkningsmetoden och sedan jämförs med sensoravläsningarna för att upprätta en lokal kalibreringsekvation. Detta är ett avgörande steg för att säkerställa dataens noggrannhet, men det ökar också användningskostnaden och den tekniska tröskeln.
3. Mätområdet är relativt lokalt
Sensorns mätområde är begränsat till den ändliga volymen jord runt sonden (dvs. sensorns "känsliga område"). Detta område är vanligtvis mycket litet (några kubikcentimeter), så mätresultatet representerar informationen om en "punkt". För att förstå markfuktighetsförhållandena på hela fältet måste flera punkter ställas in.
4. Långsiktig stabilitet och drift
Om sonden begravs i jorden under en längre tid kan den åldras på grund av elektrolytisk korrosion eller kemisk påverkan, vilket kan orsaka att mätvärdena avviker. Regelbunden inspektion och omkalibrering krävs.
III. Tillämpliga scenarier och urvalsförslag
Mycket lämpliga scenarier
Smart jordbruk och precisionsbevattning: Övervakning av markfuktighetens dynamik, vägledning för bevattning och hur mycket vatten som ska bevattnas, vilket uppnår vattenbesparing och ökad produktion.
Grönläggning av landskap och underhåll av golfbanor: Kärnsensorer för automatiserade bevattningssystem.
Vetenskaplig forskning: Forskning inom områden som ekologi, hydrologi och meteorologi som kräver långsiktig och kontinuerlig övervakning av markfuktighet.
Tidig varning för geologiska katastrofer: Övervaka markfuktigheten i sluttningar och vägunderlag för att varna för risker för jordskred.
Scenarier som kräver försiktig användning:
I områden med jordmån med hög salthalt och hög alkalihalt: Om inte specialdesignade och kalibrerade modeller används är datatillförlitligheten låg.
I metrologiska certifieringsscenarier med extremt höga krav på absolut noggrannhet: För närvarande kan det vara nödvändigt att överväga dyrare TDR-sensorer eller använda torkningsmetoden direkt.
Enkelt uttryckt är kapacitiva jordsensorer ett "kostnadseffektivt" alternativ. Även om de kanske inte ger absolut exakta värden på laboratorienivå, kan de mycket väl återspegla den relativa förändringstrenden och mönstret för markfuktighet från torr till våt. För de allra flesta produktions- och förvaltningsbeslut har detta redan stort värde. Att korrekt förstå dess egenskaper och göra ett bra jobb med kalibreringen är nyckeln till att använda den väl.
För mer information om jordsensorer, vänligen kontakta Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Företagets webbplats:www.hondetechco.com
Publiceringstid: 1 december 2025