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閱讀：56發(fā)布時(shí)間：2023-4-11
一般來說，傳感器的安裝成本取決于測(cè)量場(chǎng)地的面積和實(shí)現(xiàn)的功能。您是否需要確定需要在測(cè)量位置安裝多少個(gè)土壤濕度傳感器？有多少傳感器匹配一個(gè)數(shù)據(jù)采集器？傳感器之間的連接線有多長？是否需要搭配其他控制器來實(shí)現(xiàn)某些自動(dòng)控制功能？弄清楚這些問題后，你就可以根據(jù)需求選擇。
土壤水分是指土壤的水分含量。在種植業(yè)中，農(nóng)作物本身不能直接獲取土壤中的無機(jī)元素，土壤中的水充當(dāng)溶解這些無機(jī)元素的溶劑。作物通過根系吸收土壤水分，獲取養(yǎng)分，促進(jìn)生長。在農(nóng)作物生長和發(fā)育完成的過程中，由于品種不同，對(duì)土壤溫度、含水量和鹽分的要求也不同。因此對(duì)于這些環(huán)境因素監(jiān)測(cè)需要用到傳感器，比如溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器等。
農(nóng)業(yè)工作者都熟悉土壤濕度傳感器，但是在選擇和使用土壤濕度傳感器時(shí)存在很多問題。以下是有關(guān)土壤濕度傳感器的一些常見問題。
市場(chǎng)上的土壤濕度傳感器是tdr土壤濕度傳感器和fdr土壤濕度傳感器。
1、工作原理
FDR是指頻域反射，它利用電磁脈沖的原理。根據(jù)在介質(zhì)中傳播的電磁波的頻率測(cè)量土壤的表觀介電常數(shù)（ε），從而獲得土壤體積含水量（θv）。土壤濕度傳感器采用的就是FDR原理，產(chǎn)品密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蝕。測(cè)量精度高，性能可靠，確保正常工作，響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)傳輸效率高。
1、TDR時(shí)域反射技術(shù)原理
TDR (Time Domain Reflectometry)時(shí)域反射技術(shù)的原理是，信號(hào)在某一傳輸路徑傳輸，當(dāng)傳輸路徑中發(fā)生阻抗變化時(shí)，一部分信號(hào)會(huì)被反射，另一部分信號(hào)會(huì)繼續(xù)沿傳輸路徑傳輸。TDR是通過測(cè)量反射波的電壓幅度，從而計(jì)算出阻抗的變化；同時(shí)，只要測(cè)量出反射點(diǎn)到信號(hào)輸出點(diǎn)的時(shí)間值，就可以計(jì)算出傳輸路徑中阻抗變化點(diǎn)的位置。
TDR(Time Domain Reflectometry)即時(shí)域反射技術(shù)，是一種對(duì)反射波進(jìn)行分析的測(cè)量技術(shù)，主要用于測(cè)量傳輸線的特性阻抗，其主要設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)分析儀。TDR的測(cè)試原理是通過向傳輸路徑中發(fā)送一個(gè)脈沖或階躍信號(hào)，當(dāng)傳輸路徑中發(fā)生阻抗變化時(shí)，部分能量會(huì)被反射，其余能量繼續(xù)傳輸。當(dāng)知道發(fā)射波的幅度并測(cè)量反射波的幅度時(shí)，則可以計(jì)算出路徑中阻抗的變化。且通過測(cè)量發(fā)射到反射波回到發(fā)射點(diǎn)的時(shí)間差，還可以計(jì)算阻抗變化的相位。根據(jù)反射原理，可以獲得待測(cè)位置的阻抗Z=Zref(1+ρ)/(1-ρ)，ρ為發(fā)射系數(shù)，ρ=Vreflected/Vincident，Vreflected及Vincident 分別為反射波幅度及入射波幅度，Zref為TDR的輸出阻抗，通常為50ohm標(biāo)準(zhǔn)電阻。從式中可以看出，當(dāng)ρ=1時(shí)，待測(cè)位置阻抗為∞，則該位置開路，當(dāng)ρ=-1時(shí)，待測(cè)位置阻抗為0，則說明其短路。（本文僅對(duì)開短路原理進(jìn)行講解，其余阻抗相關(guān)原理略）
利用上述原理，可以對(duì)需要破壞才能確認(rèn)的失效點(diǎn)進(jìn)行初步的位置判斷。例如芯片內(nèi)部失效或者芯片焊點(diǎn)失效這種情況（取下芯片則破壞焊點(diǎn)，切片焊點(diǎn)則破壞芯片）以及超大樣品某一具體位置失效這類問題。前者在具體分析時(shí)因不易判斷具體失效點(diǎn)（焊點(diǎn)或芯片）而使得分析的難度加大，而后者主要難度則是花費(fèi)很大時(shí)間及精力在尋找具體的失效點(diǎn)的位置上。以下介紹兩個(gè)案例來幫助讀者理解TDR在失效分析中快速定位作用。
如果把傳輸線比作交通運(yùn)輸線，糟糕的路況（類似傳輸線里的特性阻抗）會(huì)影響運(yùn)輸車隊(duì)的速度，路越窄，路的阻礙作用越大（特性阻抗大，通過的信號(hào)能量就?。?；路越寬、路況越好，通過的車隊(duì)速度越快（通過的信號(hào)能量越多）。
導(dǎo)線只是傳輸能量的，導(dǎo)線本身并不消耗能量或者近似于不損耗能量。當(dāng)射頻信號(hào)到達(dá)導(dǎo)線末端，能量沒有辦法釋放，就會(huì)沿著導(dǎo)線反傳回來。就跟我們對(duì)著墻喊，聲音碰到墻反傳回來產(chǎn)生回音。假如我們?cè)诰€的末端接上一個(gè)電阻，便可消耗（或者接收）線上傳輸過來的射頻能量。
TDR 指時(shí)域反射率，是快速檢測(cè)土壤水分的常用原理。原理是不匹配的傳輸線上的波形會(huì)反射。傳輸線上任意一點(diǎn)的波形是原始波形和反射波形的疊加。TDR原理設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間約為10-20秒，適用于移動(dòng)測(cè)量和定點(diǎn)監(jiān)測(cè)。
2、土壤濕度傳感器的輸出是多少？
電壓型 電流型 RS485型
工作電壓 7～24V 12～24V 7～24V
工作電流 3～5mA 3～25mA 3～5mA
輸出信號(hào) 輸出信號(hào)：0～2V DC（可定制0.4～2V DC ） 0～20mA,（可定制4～20mA） MODBUS-RTU協(xié)議
建議在安裝土壤濕度傳感器時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
1、傳感器垂直插入：將傳感器垂直90度插入待測(cè)土壤中。插入時(shí)請(qǐng)勿晃動(dòng)傳感器，以免傳感器探頭彎曲損壞探頭。
2、多個(gè)傳感器水平插入：將傳感器平行插入待測(cè)土壤中。該方法用于多層土壤水分檢測(cè)。插入時(shí)請(qǐng)勿晃動(dòng)傳感器，以免傳感器探頭彎曲而損壞鋼針。
3、選擇比較松軟一些的土壤插入測(cè)量，如果當(dāng)您感覺被測(cè)土中有硬塊或異物時(shí)，請(qǐng)重新選擇被測(cè)土的位置。
4、土壤傳感器存放時(shí)，用干紙巾將三支不銹鋼針擦干凈，蓋上泡沫，存放在0-60℃的干燥環(huán)境中。
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