CS650/655土壤水分傳感器

基本測量原理

     與時域反射法（TDR）等技術(shù)一致，CS650/655也是基于介電原理來測量土壤含水量的，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)、有機質(zhì)等），因此可以通過測量土壤整體介電常數(shù)即可推算出土壤含水量。

具體測量方法

     CS650/655水分測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會觸發(fā)下一個脈沖，如此循環(huán)最終平均信號傳輸時間乘以128即為周期平均時間（Period Average, PA, μs），PA與介電常數(shù)呈負(fù)相關(guān)；電導(dǎo)率則是通過測量加載在探針上100 kHz信號的衰減情況確定，即確定激勵源電壓與返回信號電壓之比（Voltage Ratio, VR），VR與電導(dǎo)率呈正相關(guān)；溫度測量由內(nèi)嵌在探頭中的熱敏電阻完成。

     需要注意的是，電導(dǎo)率會對CS650/655信號傳輸時間的測量造成影響，電導(dǎo)率增大會導(dǎo)致增加信號傳輸延時，而傳感器在固件算法中綜合了電導(dǎo)率和PA兩者的測量結(jié)果來計算介電常數(shù)，最終通過經(jīng)驗?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？

CS650/655改進自CS616，主要變化包括：

·優(yōu)化了傳輸線振蕩器等電路設(shè)計；

·增加了土壤電導(dǎo)率和溫度測量；

·傳感器信號輸出由方波模擬信號升級為SDI-12數(shù)字信號

CS616 只能測量土壤含水量。

選擇CS650還是CS655？

     CS650和CS655的主要差異在于探針長度（CS650：30 cm，CS655：12 cm）。探針長度越長，傳感器測量的區(qū)域越大；但同時長探針會導(dǎo)致更大的電磁信號損耗，具體體現(xiàn)為傳感器電導(dǎo)率的測量上限會由CS655的8dS/m降低為CS650的3dS/m。

常見問題

1.傳感器應(yīng)該水平還是豎直安裝？

建議水平安裝，因為CS650/655在傳感器探頭內(nèi)（環(huán)氧樹脂部分）設(shè)有熱敏電阻測量土壤溫度，考慮到土壤溫度梯度，傳感器水平安裝時測得的溫度數(shù)據(jù)更能代表該深度下土壤的實際溫度。

2.傳感器輸出9999999或NAN

當(dāng)使用“M3!”SDI-12指令時，傳感器會對測量結(jié)果進行邏輯判斷，當(dāng)測量結(jié)果超出合理范圍時，會將對應(yīng)測量結(jié)果輸出為9999999或NAN，此時并非傳感器發(fā)生故障，而是由待測對象的性質(zhì)導(dǎo)致的。如無需此類邏輯判斷，則可采用“M4!”指令。

3.CS650/655是否對測量結(jié)果進行了溫度校正？

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