FDR är den specifika implementeringsmetoden för den mest etablerade kapacitiva markfuktighetsmätningstekniken för närvarande. Den mäter indirekt och snabbt jordens volymetriska vattenhalt genom att mäta jordens dielektriska konstant (kapacitanseffekt). Principen är att avge en elektromagnetisk vågsignal med en specifik frekvens (vanligtvis 70-150 MHz) i elektroden (sonden) som sätts in i jorden, och mäta resonansfrekvensen eller impedansförändringen bestämd av jordens dielektriska egenskaper, och därigenom beräkna dielektricitetskonstanten och fukthalten.
Följande är de detaljerade funktionerna hos FDR-jordsensorn:
Kärnstyrkor och fördelar
Mätningen är snabb, kontinuerlig och automatiserad
Den kan uppnå kontinuerlig mätning på andra nivån eller ännu snabbare, vilket gör den mycket lämplig för scenarier som kräver dataregistrering med hög tidsupplösning, automatiserad bevattningskontroll och dynamisk processforskning.
Hög kostnadseffektivitet och enkel att popularisera
Jämfört med de mer exakta och dyra TDR-sensorerna (Time Domain Reflectometry) är FDR-kretsens design och tillverkning enklare, och kostnaden är avsevärt reducerad, vilket gör den till ett idealiskt val för storskalig implementering inom områden som smart jordbruk och landskapsarkitektur.
Extremt låg strömförbrukning
Mätkretsens strömförbrukning är mycket låg och kräver vanligtvis bara ström på milliamperenivå, vilket gör den mycket lämplig för fältövervakningsstationer och Internet of Things-system som drivs av batterier och solpaneler under lång tid.
Sonden är flexibelt utformad och enkel att installera
Sonderna finns i olika former (t.ex. stavtyp, punkteringstyp, flerdjupsprofiltyp etc.) och behöver bara föras in i jorden. De orsakar liten skada på jordstrukturen och är mycket enkla att installera.
Den har god stabilitet och hög säkerhet
Den innehåller inga radioaktiva ämnen (till skillnad från neutronmätare), är säker att använda och dess elektroniska komponenter har stabil prestanda, vilket möjliggör långvarig drift.
Lätt att integrera och nätverka
Den är naturligt kompatibel med den moderna Internet of Things-arkitekturen och kan enkelt integrera datainspelnings- och trådlösa överföringsmoduler för att bygga ett storskaligt nätverk för övervakning av markfuktighet.
Huvudsakliga begränsningar och utmaningar
Mätnoggrannheten påverkas av olika jordegenskaper (kärnbegränsningar)
Jordens textur och bulkdensitet: Sambandet (kalibreringskurvan) mellan dielektricitetskonstant och vattenhalt varierar mellan jordar med olika innehåll av lera, sand och organiskt material. Generella kalibreringsformler kan leda till fel.
Jordens elektriska ledningsförmåga (salthalt): Detta är en av de viktigaste faktorerna som påverkar noggrannheten hos FDR. Ledande joner i jordlösning kan orsaka förlust av signalenergi, vilket leder till ett uppblåst dielektricitetskonstantvärde och därmed en överskattning av vattenhalten. I salt-alkalisk mark kan detta fel vara mycket betydande.
Temperatur: Jordens dielektriska konstant påverkas av temperaturen. Högklassiga modeller är utrustade med inbyggda temperatursensorer för kompensation, men detta kan inte helt elimineras.
Kontakt mellan sonden och jorden: Om det finns ett mellanrum eller om kontakten inte är fast under installationen kommer det allvarligt att störa mätningen.
Kalibrering på plats måste utföras för att uppnå hög precision
Fabrikskalibrering baseras vanligtvis på något standardmedium (såsom sand och jord). För att erhålla tillförlitliga absoluta värden måste kalibrering på plats utföras i måljorden (det vill säga genom att jämföra med de uppmätta värdena från torkningsmetoden och etablera en lokal kalibreringsekvation). Detta är ett avgörande steg för att säkerställa kvaliteten på vetenskaplig forskning och exakt datahantering, men det ökar också användningskostnaden och den tekniska tröskeln.
Mätområdet är lokal "punkt"-information
Det känsliga området för en sensor är vanligtvis begränsat till några få kubikcentimeter jordvolym runt sonden. För att karakterisera den rumsliga variationen i stora ytor är det nödvändigt att utföra en rimlig flerpunktslayout.
Långsiktig stabilitet och drift
Efter långvarig nedgrävning kan probmetallen orsaka att mätegenskaperna avviker på grund av elektrokemisk korrosion eller kontaminering, och regelbunden inspektion och omkalibrering krävs.
Föreslagna tillämpliga scenarier
Mycket lämpliga scenarier
Precisionsjordbruk och intelligent bevattning: Övervakning av markfuktighetsdynamik, optimering av bevattningsbeslut och uppnående av vattenbesparing och effektivitetsförbättring.
Ekologisk och hydrologisk forskning: Långsiktig fastpunktsövervakning av förändringar i markfuktighetsprofilen.
Trädgårds- och golfbanunderhåll: Kärnsensorer för automatiserade bevattningssystem.
Övervakning av geologiska katastrofer: Används för tidig varning om vattenhalt vid övervakning av sluttningars stabilitet.
Scenarier där försiktighet krävs eller motåtgärder bör vidtas:
För salthaltig eller högkonduktiv jord: Modeller med saltkompensationsfunktioner måste väljas och noggrann kalibrering på plats måste utföras.
I situationer där det finns juridiska eller forskningsmässiga krav på absolut noggrannhet: Det är nödvändigt att jämföra och kalibrera med TDR- eller torkmetoder, och regelbundna kontroller bör utföras.
Sammanfattning
FDR-jordsensorer, med sin utmärkta kostnadseffektivitet, låga strömförbrukning och användarvänlighet, har blivit den mest använda tekniken för mätning av jordfuktighet inom modernt jordbruk och miljöövervakning. De är i huvudsak en "effektiv mätare på plats".
Kärnfunktionerna kan sammanfattas som:
Fördelar: Snabb, kontinuerlig, låg kostnad, låg strömförbrukning och enkel att nätverka.
Begränsningar: Noggrannheten påverkas lätt av jordens salthalt, textur och temperatur, och kalibrering på plats krävs för att säkerställa noggrannhet.
Genom att korrekt förstå dess egenskaper och hantera dess fel genom vetenskaplig punktlayout och nödvändig kalibrering kan FDR-sensorer ge mycket värdefull dynamisk information om markfuktighet och är viktiga verktyg för exakt vattenresurshantering och utveckling av digitalt jordbruk.
För mer information om jordsensorer, vänligen kontakta Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Företagets webbplats:www.hondetechco.com
Publiceringstid: 12 december 2025