Meranie vlhkosti pôdy - čo je to reflektometria v časovej oblasti

Meranie vlhkosti pôdy - čo je to reflektometria v časovej oblasti

Autor: Tonya Barnett, (autorka FRESHCUTKY)

Jednou z kľúčových zložiek pestovania zdravých a hojných plodín je správne riadenie a meranie obsahu pôdnej vlhkosti na poliach. Toto meranie je obzvlášť dôležité počas celej sezóny pre úspešné zavlažovanie plodín, ako aj pre zabezpečenie toho, aby si polia udržiavali optimálne rastové podmienky.

Čo je to reflektometria v časovej doméne?

Reflektometria v časovej oblasti, alebo TDR, využíva na meranie množstva vody v pôde elektromagnetickú frekvenciu. Najčastejšie merače TDR používajú veľkovýrobcovia alebo komerční pestovatelia. Merač sa skladá z dvoch dlhých kovových sond, ktoré sa vkladajú priamo do pôdy.

Akonáhle sú v pôde, napäťový impulz putuje dole po tyčiach a vracia sa k senzoru, ktorý analyzuje údaje. Čas potrebný na návrat impulzu k senzoru poskytuje cenné informácie týkajúce sa obsahu pôdnej vlhkosti.

Množstvo vlhkosti prítomné v pôde ovplyvňuje rýchlosť, akou napäťový impulz prechádza tyčami a vracia sa späť. Tento výpočet alebo miera odporu sa nazýva permitivita. Suché pôdy budú mať nižšiu permitivitu, zatiaľ čo pôdy s vyššou vlhkosťou budú oveľa vyššie.

Používanie nástrojov reflektometrie v časovej doméne

Ak chcete odčítať, vložte kovové tyče do pôdy. Upozorňujeme, že zariadenie bude merať obsah vlhkosti v hĺbke pôdy špecifickej pre dĺžku tyčí. Zaistite, aby boli prúty v dobrom kontakte s pôdou, pretože vzduchové medzery môžu spôsobiť chyby.

Tento článok bol naposledy aktualizovaný dňa

Prečítajte si viac o záhradníckych tipoch a informáciách


Ponuka zoznamu denníkov

Odd. vodných zdrojov, Wageningen Agricultural Univ., Wageningen, Holandsko

Inštitút pôd a vody, ARO, Sopkové centrum, Bet Dagan, Izrael

Odd. vodných zdrojov, Wageningen Agricultural Univ., Wageningen, Holandsko

Inštitút pôd a vody, ARO, Sopkové centrum, Bet Dagan, Izrael

Táto štúdia sa uskutočnila na Wageningenskej poľnohospodárskej univerzite.

Abstrakt

Reflektometria v časovej doméne (TDR) sa stáva často používanou metódou na stanovenie objemového obsahu pôdnej vody, θ, z nameranej efektívnej relatívnej dielektrickej konštanty (permitivity), ε, pomocou empirickej kalibračnej rovnice θ (ε) Topp-Davis-Annan. Táto rovnica nie je adekvátna pre všetky pôdy. Účelom tejto štúdie bolo porovnať kalibračnú rovnicu Topp s teoretickým (Maxwell-De Loor) a empirickým (prispôsobivý exponent α) modelom miešania pre štyri zložky: pevnú fázu (pevné fázy), tesne viazanú vodu (bw), voľný voda a vzduch. Permitivita obsahu vody sa merala gravimetricky a TDR na naplnených kolónach 11 pôd od spraše po čistý bentonit. Merané konkrétne povrchy boli S = 25 až 665 m 2 g −1 a objemové hustoty ρb = 0,55 až 1,65 g cm -3. Topp poskytoval presné hodnoty ε (θ) iba pre štyri pôdy s ρb > 1,30 g cm −3, vrátane ilitu (S = 147 m 2 g -1). Maxwell ‐ De Loor udával podobnú presnosť pre sedem pôd vrátane attapulgitu (S = 270 m 2 g −1, ρb = 0,55 g cm −3), za predpokladu monomolekulárnej pevne viazanej vodnej vrstvy (hrúbka δ = 3 × 10 −10 m θ)hm = δ ρbS), εhm = 3,2 a εs = 5,0. Krivka ε (θ) týchto pôd mala rovnaký tvar ako Topp. Vyžadovali sa dve pôdy z gibbsitu s rozdielnymi krivkami εhm = 3,2 a εs = 16 až 18 a sú potrebné dva smektitové pôdne materiály εhm = 30 až 50 a εs = 5,0, aby sa dosiahli dobré výsledky. Odchýlky od Topp sa zvyčajne vyskytujú skôr kvôli nižšej ρb a teda vyšší objemový podiel vzduchu pri rovnakom θ spojenom s pôdami s jemnou textúrou ako v prípade pevne viazanej vody s nízkym ε. Oba účinky, ako aj zjavné anomálne správanie, ako napríklad znižovanie efektívneho ε so zvyšujúcim sa εs, môžeme interpretovať pomocou Maxwell-De Loorovej rovnice. Vďaka tomu je lepšia kalibračná rovnica ako Topp. Empirický model α je citlivý na nepredvídateľnú hodnotu α a nemôže sprevádzať anomálne správanie.


Princípy a aplikácie merania reflektometrie v časovej oblasti

Katedra rastlín, pôd a biometeorológie, Utah State University, Logan, UT 84322‐4820, USA

Katedra rastlín, pôd a biometeorológie, Utah State University, Logan, UT 84322‐4820, USA === Hľadať ďalšie príspevky od tohto autora

Katedra pôdnych zdrojov a vied o životnom prostredí, Montana State University, Bozeman, MT 59717‐3120, USA

Katedra rastlín, pôd a biometeorológie, Utah State University, Logan, UT 84322‐4820, USA

Katedra rastlín, pôd a biometeorológie, Utah State University, Logan, UT 84322‐4820, USA

Katedra rastlín, pôd a biometeorológie, Utah State University, Logan, UT 84322‐4820, USA === Hľadať ďalšie príspevky od tohto autora

Katedra pôdnych zdrojov a vied o životnom prostredí, Montana State University, Bozeman, MT 59717‐3120, USA

Katedra rastlín, pôd a biometeorológie, Utah State University, Logan, UT 84322‐4820, USA

Abstrakt

Reflektometria v časovej oblasti (TDR) je vysoko presná a automatizovateľná metóda na stanovenie obsahu vody v poréznom médiu a elektrickej vodivosti. Obsah vody je odvodený z dielektrickej permitivity média, zatiaľ čo elektrická vodivosť je odvodená z útlmu signálu TDR. Na prepojenie obsahu vody s nameranou dielektrickou permitivitou sa používajú empirické a dielektrické zmiešavacie modely. Hlina a organické látky viažu značné množstvo vody, takže sa zníži nameraná objemová dielektrická konštanta a vzťah s celkovým obsahom vody si vyžaduje individuálnu kalibráciu. Rôzne konfigurácie sondy TDR poskytujú používateľom možnosti špecifické pre jednotlivé stránky a médiá. Pokrok v technológii TDR a v ďalších dielektrických metódach ponúka prísľub nielen pre lacnejšie a presnejšie nástroje na elektrické stanovenie obsahu vody a rozpustených látok, ale aj pre množstvo ďalších vlastností, ako je špecifický povrch a retenčné vlastnosti poréznych médií. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.


Modelovanie a analýza degradácie vysokofrekvenčných konektorov pomocou techniky reflektometrie v časovej oblasti

Škola elektronického inžinierstva a Pekingské kľúčové laboratórium inteligentného monitorovania bezpečnosti práce, Pekinská univerzita pôšt a telekomunikácií, Peking, Čína

Škola elektronického inžinierstva a Pekingské kľúčové laboratórium inteligentného monitorovania bezpečnosti práce, Pekinská univerzita pôšt a telekomunikácií, Peking, Čína

Jinchun Gao, Škola elektronického inžinierstva a Pekingské kľúčové laboratórium inteligentného monitorovania bezpečnosti práce, Pekinská univerzita pôšt a telekomunikácií, Peking 100876, Čína.

Centrum pre pokročilú a extrémnu elektroniku prostredia (CAVE3), Auburn University, Auburn University, Alabama, USA

Katedra materiálového inžinierstva, Auburn University, Auburn, Alabama, USA

Škola informačného a komunikačného inžinierstva, Pekingská univerzita pôšt a telekomunikácií, Peking, Čína

Katedra metrológie, Čínska akadémia informačných a komunikačných technológií, Peking, Čína

Škola elektronického inžinierstva a Pekingské kľúčové laboratórium inteligentného monitorovania bezpečnosti práce, Pekinská univerzita pôšt a telekomunikácií, Peking, Čína

Škola elektronického inžinierstva a Pekingské kľúčové laboratórium inteligentného monitorovania bezpečnosti práce, Pekinská univerzita pôšt a telekomunikácií, Peking, Čína

Jinchun Gao, Škola elektronického inžinierstva a Pekingské kľúčové laboratórium inteligentného monitorovania bezpečnosti práce, Pekinská univerzita pôšt a telekomunikácií, Peking 100876, Čína.

Centrum pre pokročilú a extrémnu elektroniku prostredia (CAVE3), Auburn University, Auburn University, Alabama, USA

Katedra materiálového inžinierstva, Auburn University, Auburn, Alabama, USA

Škola informačného a komunikačného inžinierstva, Pekingská univerzita pôšt a telekomunikácií, Peking, Čína

Katedra metrológie, Čínska akadémia informačných a komunikačných technológií, Peking, Čína

Informácie o financovaní: Národná prírodná vedecká nadácia Číny, číslo grantu / ocenenia: 51877010 Centrum NSF pre elektroniku pre pokročilé vozidlá a extrémne prostredia, Auburn University Open Fund of State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications

Abstrakt

Vysokofrekvenčné (RF) konektory hrajú dôležitú úlohu v elektronických a komunikačných systémoch. Ich spoľahlivé správanie priamo ovplyvňuje integritu prenášaných signálov a degradácia na kontaktnej ploche spoľahlivosť znižuje. V tejto práci bola použitá kombinácia experimentálnej a teoretickej analýzy na skúmanie účinkov degradácie kontaktného rozhrania v RF konektoroch pomocou reflektometrie v časovej doméne (TDR) a na identifikáciu chybnej polohy bola použitá technika TDR analýzy. Bola vykonaná séria experimentov na meranie odrazených napätí pomocou sieťového analyzátora na analýzu v časovej doméne a bola identifikovaná poloha degradovaného kontaktného povrchu. Bol vyvinutý ekvivalentný model obvodu a bol analyzovaný mechanizmus zlyhania. Zistilo sa, že keď sa konektor pôvodne degraduje, indukčné charakteristiky sa zvýšia. S ďalšou degradáciou sa indukčná charakteristika zníži a charakteristiky odporu sa stanú významnejšími. Výsledky simulácie a experimentu sa navzájom ukazujú dobre. Proces degradácie kontaktu RF konektora a variácie TDR pri rôznych úrovniach degradácie sa uskutočňovali z pohľadu časovej oblasti.


ŽIVOTNÉ PROSTREDIE

Problémy s implementáciou

TDR s územnou politikou nie je úplne dobrovoľná. Vlastníci pôdy zaradení do vysielajúceho územia nesmú obrábať svoju pôdu. Kompenzácia za ochranu sa uľahčuje pridelením TDR. Vlastníci pôdy môžu namietať proti tomu, že sú nútení zachovať pôdu, a preto môžu pôdu predčasne rozvinúť, aby sa vyhli tomu, čo sa môže považovať za nespravodlivé zabratie ich pôdy. Zonácia ochrany a rozvoja zo strany štátnych a miestnych agentúr potenciálne znižuje efektívnosť prostredníctvom stratégií vyhýbania sa alebo vynakladaním zdrojov lobovaním u regulačného orgánu, aby sa dosiahol priaznivý výsledok. Zónovanie ako také zhoršuje vlastnosti účinnosti čistej politiky TDR.

Nový dizajn mechanizmu TDR obsahuje algoritmus merania biodiverzity, ktorý vlastníkom pozemkov umožňuje splniť cieľ ochrany s vyššou nákladovou efektívnosťou prostredníctvom priestorového prideľovania chránených pozemkov. Počet pozemkov potrebných na splnenie požiadavky biodiverzity závisí od priestorového alokácie ochrany v krajine. Takto sa vytvárajú a obchodujú s externality siete pre biodiverzitu, čo teoreticky chráni ekosystémové služby s nízkonákladovou priestorovou ochranou krajiny. Algoritmus TDR je efektívny, pokiaľ si hodnoty rozvoja krajiny zachovávajú určitú koreláciu v rámci krajiny.

Ako TDR so zónovaním, tak aj TDR s algoritmom biodiverzity vyžadujú, aby správna agentúra ustanovila trhy na uľahčenie obchodov, sledovanie a dokumentovanie dostupného vývoja nasledujúceho po obchodoch a na monitorovanie a presadzovanie dohôd. Algoritmus TDR s biodiverzitou bude navyše vyžadovať, aby správna agentúra vzdelávala vlastníkov pozemkov o vplyve koordinácie v krajine na množstvo vytvorenej biodiverzity, a teda o rozvojových právach dostupných pre obchod. Okrem toho môže mať vlastník pôdy ťažkosti s pochopením účinkov na biodiverzitu na chránených parcelách susedných vlastníkov pôdy, čo vytvára problémy s koordináciou ovplyvnené preferenciami rizika pre vlastníkov pôdy. Táto politika TDR je pravdepodobne príliš zložitá na to, aby sa dala implementovať bez významného a nákladného dohľadu.

Aby bola politika TDR efektívna, musí byť dopyt po rozvoji dostatočný na to, aby kompenzoval náklady príležitosti obmedzené na obmedzené pozemky. Ďalej musí byť ponuka TDR dostatočná na to, aby udržala cenu na atraktívnej úrovni pre vývojárov. Rovnica, ktorá určuje rýchlosť, akou sa TDR prenáša z ochrany na vývoj, je preto rozhodujúca pre úspech politiky. Implementácia politiky TDR nemusí byť oprávnená v niektorých vidieckych oblastiach, kde existuje nedostatočný dopyt. V takom prípade je jedným z prostriedkov zvýšenie dopytu zväčšením geografickej oblasti. Avšak zväčšenie prijímacích oblastí s cieľom generovať väčší dopyt vedie k kompromisom medzi nákladovou efektívnosťou a požadovanými vzormi krajiny. Peňažné náklady na ochranu možno znížiť, ale na úkor menej požadovaného modelu ochrany krajiny a menšieho prínosu pre ekosystém.


Pozri si video: Arduino návody. Senzor BME280. Měření teploty, vlhkosti a tlaku