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ENVIdata-DT 桿式土壤水溫鹽水勢(shì)系統(tǒng)

背景

土壤水分是植物水分的直接來(lái)源，植物吸收土壤中的水分、有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行生長(zhǎng)。同時(shí)，土壤水分含量的多少，又決定著植物的生長(zhǎng)狀況的好壞。因此，測(cè)量土壤水分有著重要的實(shí)際意義。目前，國(guó)內(nèi)外有很多土壤水分測(cè)定方法。

桿式土壤水溫鹽傳感器可以同時(shí)測(cè)量不同土壤剖面深度的水分、溫度、鹽分。桿式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)土壤的擾動(dòng)少。

該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)、連續(xù)、原位監(jiān)測(cè)土壤水分、溫度、水勢(shì)的變化，是土壤水動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)研究設(shè)備。廣泛應(yīng)用于農(nóng)田蒸散、作物耗水、森林水文、濕地水文、草原生態(tài)、水土流失、環(huán)境污染、水循環(huán)研究等領(lǐng)域。

系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)

ENVIdata-DT桿式土壤水溫鹽水勢(shì)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器，桿式土壤水分、溫度、鹽分傳感器，土壤水勢(shì)傳感器組成。按用戶設(shè)定的測(cè)量間隔定時(shí)、自動(dòng)測(cè)量土壤水分、溫度鹽分和土壤水勢(shì)。

該系統(tǒng)通過(guò)Internet傳輸數(shù)據(jù)，用戶無(wú)需到測(cè)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)，只要能上網(wǎng)，可隨時(shí)查看系統(tǒng)運(yùn)行情況、下載**和歷史數(shù)據(jù)。

1、桿式土壤水分、鹽分傳感器

PICO-T3P、PICO-Profile

Trime-PICO探頭采用TDR原理，是市場(chǎng)上**的管式TDR探頭。TDR 桿式土壤水分、鹽分傳感器 ，精度**。

Trime-PICO探頭的結(jié)構(gòu)和原理

如右圖：PICO-PROFILE與PICO-T3P測(cè)量單元可測(cè)量很大的區(qū)域。使用1GHz的TRIME TDR技術(shù)，會(huì)有一個(gè)可控的雷達(dá)信號(hào)在兩個(gè)波導(dǎo)間以接近光速的速率傳播，沿著探管的表面，會(huì)形成一個(gè)很大的片狀電磁波區(qū)域，這與CT掃描很相似，電子的波導(dǎo)與探管壁緊密的接觸，二者之間沒(méi)有空隙，這樣就保證了測(cè)量區(qū)域的**化，不會(huì)受到空氣對(duì)信號(hào)的減弱，這對(duì)異質(zhì)性高的土壤測(cè)量十分重要。采用的 IGHz TDR 技術(shù) 確保Trime-PICO 土壤水分傳感器在測(cè)量土壤水分的過(guò)程中，不受土壤溫度、電導(dǎo)率的影響。TDR能在結(jié)冰下測(cè)定土壤水分。測(cè)量的土體電導(dǎo)率可直接換算成土壤鹽分，這是電容式或頻域FD 水分傳感器技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

技術(shù)指標(biāo)

PR2/4、PR2/6

PR2使用新的**傳感技術(shù)使得它可以精確測(cè)量土壤**含水量。廣泛適用于多種類型的土壤。

原理：

儀器發(fā)射一定頻率的電磁波，電磁波沿探針傳輸，到達(dá)底部后返回，檢測(cè)探頭輸出的電壓，由于土壤介電常數(shù)的變化通常取決于土壤的含水量，由輸出電壓和水分的關(guān)系則可計(jì)算出土壤的含水量。

技術(shù)指標(biāo)

l可測(cè)量各種土壤類型的土壤水分、溫度、鹽分

l測(cè)量得到的土壤水分值是經(jīng)過(guò)溫度和電導(dǎo)率補(bǔ)償后的值，更精確。

l材料防水，可全部埋入地下

Th3 桿式土壤溫度傳感器

同時(shí)測(cè)量土壤剖面5cm， 10cm，20cm， 30cm，50cm 和100cm 6個(gè)不同層面的溫度曲線變化。

技術(shù)指標(biāo)：

l測(cè)量范圍：- 50°C...+70°C

l精度：±0，1 K at 0°C; ±0，2 K at ± 20°C; ±0，1 K at ± 40°C

l測(cè)量頂端材質(zhì)：塑膠 IP68

l纜線長(zhǎng)度：10m

l多種數(shù)據(jù)顯示方式：數(shù)據(jù)，表格，圖形。

l供電：7.2V可充電電池

2、土壤水勢(shì)傳感器

T系列

原理

負(fù)壓法，采用與植物根系從土壤中吸收水分相似的原理，當(dāng)土壤中的水分減少，水勢(shì)降低時(shí)，埋置在土壤中的張力計(jì)管中的水分會(huì)從多孔的陶瓷頭滲出，此時(shí)張力計(jì)管中形成一定的真空度，通過(guò)測(cè)量張力計(jì)管中的真空度，就可以反映出土壤中水勢(shì)的變化。

EQ系列

測(cè)量范圍：0 到–1500 kPa (0 到 –15 巴)

精度：0 kPa 到-100 kPa: ±10 kPa；-100 kPa 到 -1500 kPa: 10%

使用條件：除過(guò)電導(dǎo)率大于 1 mS/cm的鹽堿土外，可用于所有土壤

輸入輸出：輸入： 5-15 V 直流電壓， ** 23 mA，；輸出: 100 -800 mV 直流電壓

外殼：不銹鋼，尺寸重量：17 cm × 4 cm × 2 cm， 標(biāo)準(zhǔn)電纜長(zhǎng)度：5 m， *多可延長(zhǎng)至100 m， 350 g

數(shù)據(jù)采集器

DT系列數(shù)據(jù)采集器是一款堅(jiān)固、獨(dú)立、低能耗的數(shù)據(jù)采集器，具有支持U盤(pán)、18位分辨率、通訊性能可擴(kuò)展及內(nèi)嵌顯示屏等特性。

DT80的雙通道隔離概念可同時(shí)使用多達(dá)10個(gè)隔離或15個(gè)共用參考模擬輸入，配置擴(kuò)展模塊后*多可通道可擴(kuò)展至600個(gè)。DT系列數(shù)據(jù)支持SDI-12傳感器組網(wǎng)，支持SCADA系統(tǒng)的Modbus、 FTP和Web接口、具有可控12V電源為傳感器供電。工作溫度*低可達(dá)-45℃。

技術(shù)指標(biāo)

**掃描速率：25Hz

處理器：采用18位A/D轉(zhuǎn)換器，精度±0.025%

存儲(chǔ)：128Mb可無(wú)限擴(kuò)展，內(nèi)存可存儲(chǔ)130，000個(gè)讀數(shù)，可使用PC卡或閃存可（可存儲(chǔ)65，000個(gè)讀數(shù)）

U盤(pán)存儲(chǔ)：兼容USB1.1或USB2.0驅(qū)動(dòng)，每兆約90，000采集數(shù)字點(diǎn)

LCD液晶顯示，2線16字母的LCD液晶顯示和6個(gè)按鍵用于查看通道及數(shù)采狀態(tài)和功能執(zhí)行

通訊：RS232、USB、以太網(wǎng)等

采樣間隔：10ms至天，可自定義

輸出值種類：平均值， **值， *小值， 取樣值 (Sample)， 向量值， 累計(jì)值 ( Totalize )等

工作溫度范圍-45~70℃

時(shí)鐘精準(zhǔn)度：約±1分鐘/年0-40℃；約±4分鐘/年-40-70℃

供電電壓：10~30VDC

工作濕度85%（無(wú)水汽凝結(jié)）

DT80：

模擬輸入：15個(gè)單端通道（10個(gè)差分）

脈沖通道：12個(gè)

數(shù)字I/O口：8個(gè)

SDI12口：4個(gè)

DT82E：

模擬輸入：6個(gè)單端通道（4個(gè)差分）

脈沖通道：8個(gè)

數(shù)字I/O口：4個(gè)

SDI12:1個(gè)

RS232:1個(gè)

DT82I：

模擬輸入：6個(gè)單端通道（4個(gè)差分）

脈沖通道：8個(gè)

數(shù)字I/O口：4個(gè)

RS232:1個(gè)

RS485/422/232:1個(gè)

DT85：

模擬輸入：48個(gè)單端通道（32個(gè)差分）

脈沖通道：15個(gè)

數(shù)字I/O口：8個(gè)

RS232/422/485:1個(gè)

RS232:1個(gè)

ENVIdata數(shù)據(jù)傳輸和管理

該系統(tǒng)直接將數(shù)據(jù)傳送到中國(guó)生態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng)上，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)的生態(tài)環(huán)境因子的時(shí)序變化和相關(guān)性分析，確定監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)展。

ENVIdata 服務(wù)器軟件既可以作為獨(dú)立的應(yīng)用軟件，運(yùn)行在用戶的服務(wù)器上；也可以運(yùn)行在澳作公司安全的服務(wù)器上，為多個(gè)用戶提供數(shù)據(jù)接收服務(wù)，同時(shí)幫助用戶監(jiān)控野外測(cè)點(diǎn)硬件系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

澳作公司ENVIdata系列生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)**成功獲得 ISO9001國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證，于2010年獲的品質(zhì)

ENVIdata 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)已為國(guó)內(nèi)的客戶服務(wù)多年，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。

支架

兩種支架可供選擇，三角支架（圖一）和十字底座支架（圖二）

建議根據(jù)場(chǎng)地條件選擇：

1、 三角支架，整體比較大氣、平穩(wěn)，適合安裝在平整的場(chǎng)地中，整體高度約2.3米；

2、 十字底座支架，占地范圍更小，適宜安裝在林地或有坡度的場(chǎng)地中。

應(yīng)用案例

北京師范大學(xué)采用我司的ENVIdata-DT 桿式土壤水溫鹽水勢(shì)系統(tǒng)是由高精度土壤水分、土壤水勢(shì)傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成的一套完整的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)6種不同土壤及肥料配比的玻璃土柱，并配備對(duì)應(yīng)的6個(gè)對(duì)比土柱進(jìn)行觀察，研究不同化肥在不同灌水情況下的沉降規(guī)律以及土壤剖面分布情況。ENVIdata-DT 桿式土壤水溫鹽水勢(shì)系統(tǒng)以精準(zhǔn)可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為用戶實(shí)驗(yàn)的完成提供了科學(xué)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

現(xiàn)場(chǎng)照片

數(shù)據(jù)曲線

安裝調(diào)試時(shí)期土柱2的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，從圖中可以看出各土壤剖面水分?jǐn)?shù)據(jù)基本穩(wěn)定

安裝調(diào)試時(shí)期土柱2的土壤溫度數(shù)據(jù)，從圖中可以看出土壤表層溫度變化與日照時(shí)間的變化相當(dāng)吻合

參考文獻(xiàn)

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