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CS650/CS655/CS616 傳感器測(cè)量原理及其注意事項(xiàng)

2022-11-25 09:42:19 點(diǎn)將科技 297

圖片關(guān)鍵詞

  CS650/655土壤水分傳感器

基本測(cè)量原理

     與時(shí)域反射法(TDR)等技術(shù)一致,CS650/655也是基于介電原理來(lái)測(cè)量土壤含水量的,即在組成土壤的不同物質(zhì)中,水的介電常數(shù)(80左右)遠(yuǎn)大于其它組分(空氣、土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)等),因此可以通過(guò)測(cè)量土壤整體介電常數(shù)即可推算出土壤含水量。


具體測(cè)量方法

     CS650/655水分測(cè)量的主要元件為傳輸線振蕩器,振蕩器在接收到返回的脈沖信號(hào)會(huì)觸發(fā)下一個(gè)脈沖,如此循環(huán)最終平均信號(hào)傳輸時(shí)間乘以128即為周期平均時(shí)間(Period Average, PA, μs),PA與介電常數(shù)呈負(fù)相關(guān);電導(dǎo)率則是通過(guò)測(cè)量加載在探針上100 kHz信號(hào)的衰減情況確定,即確定激勵(lì)源電壓與返回信號(hào)電壓之比(Voltage Ratio, VR),VR與電導(dǎo)率呈正相關(guān);溫度測(cè)量由內(nèi)嵌在探頭中的熱敏電阻完成。

     需要注意的是,電導(dǎo)率會(huì)對(duì)CS650/655信號(hào)傳輸時(shí)間的測(cè)量造成影響,電導(dǎo)率增大會(huì)導(dǎo)致增加信號(hào)傳輸延時(shí),而傳感器在固件算法中綜合了電導(dǎo)率和PA兩者的測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算介電常數(shù),最終通過(guò)經(jīng)驗(yàn)?zāi)P娃D(zhuǎn)化為土壤體積含水量。


CS650/655在上一代傳感器的基礎(chǔ)上做出了哪些改進(jìn)?

CS650/655改進(jìn)自CS616,主要變化包括:

·優(yōu)化了傳輸線振蕩器等電路設(shè)計(jì);

·增加了土壤電導(dǎo)率和溫度測(cè)量;

·傳感器信號(hào)輸出由方波模擬信號(hào)升級(jí)為SDI-12數(shù)字信號(hào)

CS616 只能測(cè)量土壤含水量。


選擇CS650還是CS655?

     CS650和CS655的主要差異在于探針長(zhǎng)度(CS650:30 cm,CS655:12 cm)。探針長(zhǎng)度越長(zhǎng),傳感器測(cè)量的區(qū)域越大;但同時(shí)長(zhǎng)探針會(huì)導(dǎo)致更大的電磁信號(hào)損耗,具體體現(xiàn)為傳感器電導(dǎo)率的測(cè)量上限會(huì)由CS655的8dS/m降低為CS650的3dS/m。


常見(jiàn)問(wèn)題

1.傳感器應(yīng)該水平還是豎直安裝?

建議水平安裝,因?yàn)镃S650/655在傳感器探頭內(nèi)(環(huán)氧樹(shù)脂部分)設(shè)有熱敏電阻測(cè)量土壤溫度,考慮到土壤溫度梯度,傳感器水平安裝時(shí)測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)更能代表該深度下土壤的實(shí)際溫度。

2.傳感器輸出9999999或NAN

當(dāng)使用“M3!”SDI-12指令時(shí),傳感器會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行邏輯判斷,當(dāng)測(cè)量結(jié)果超出合理范圍時(shí),會(huì)將對(duì)應(yīng)測(cè)量結(jié)果輸出為9999999或NAN,此時(shí)并非傳感器發(fā)生故障,而是由待測(cè)對(duì)象的性質(zhì)導(dǎo)致的。如無(wú)需此類邏輯判斷,則可采用“M4!”指令。

3.CS650/655是否對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了溫度校正?

沒(méi)有。溫度對(duì)土壤水分和電導(dǎo)率的測(cè)定均有影響,其中溫度對(duì)土壤水分的影響較為復(fù)雜,涉及多種機(jī)制,且與土壤質(zhì)地相關(guān),CS650/655的用戶手冊(cè)中提供了電導(dǎo)率和粗砂中含水量溫度校正的模型,可供參考。


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