Отправлено 08 January 2013 - 00:28
Здравствуйте!
С большим интересом прочел тему. Меня тоже интересует доступный метод инструментального определения влажности почвы. Ознакомившись с зарубежными публикациями, я сделал следующие выводы. Начну с небольшого обзора.
Существует несколько способов измерить влажность почвы.
Первый, самый старый и доступный – гравиметрический. Взвесили горсть земли, высушили, снова взвесили. Этот способ, наверное, и самый доступный, и самый точный. Только долгий.
Современные методы измерения влажности используют ядерные технологии. Рассеивание нейтронов, ослабление гамма-излучения и ЯМР. Прекрасно, но совершенно недоступно на бытовом уровне.
Оптический метод определения влажности почвы. Самый новый и самый оригинальный, наверное. Суть его в том, что в землю закапывается ничем не покрытое оптическое волокно. Затухание света в волокне зависит от количества воды в почве, которая контактирует с волокном (вода влияет на показатель преломления на границе раздела сред). Время измерения зависит от скорости света. К сожалению, метод еще в разработке, серийных приборов я не обнаружил.
Гигрометрический метод. Известно, что существует зависимость между содержанием влаги в пористом материале и относительной влажности окружающей среды. Поэтому, как в классическом гигрометре, температура образца почвы может быть использована в качестве показателя влажности. Проблема в том, что в почве у нас отнюдь не дистиллят и давление паров будет различаться для разных электролитов. Поэтому для каждого конкретного случая придется делать свою калибровку.
Метод… tensiometric, если по-английски. Поверхностное натяжение. Очень простой – воткнули капилляр, влага в него и втянулась. Больше влаги – выше столбик. Нанес на капилляр риски и ходи, считывай показания. Пишут, что неудобно: не поддается автоматизации, капилляры бьются, вода при поливе протекает, куда не надо, да и вообще гистерезис.
Метод TDR (time-domain reflectometer). Распространение электрического сигнала в почве зависит от ее электропроводности, от содержания влаги. Определяется диэлектрическая постоянная, которая зависит «от содержания воды и практически не зависит от состава почвы, температуры и содержания солей» (цитата из перевода). То ли я чего-то не понимаю, то ли авторы обзора врут, т.к. диэлектрическая проницаемость раствора ЗАВИСИТ от его концентрации.
Электромагнитные методы с использованием емкостного датчика, датчика сопротивления и гипсовых блоков.
Содержание влаги в почве может быть определено измерением емкости между двумя электродами, погруженными в почву. Если влага находится преимущественно в свободном состоянии (например, в песчаных почвах), то диэлектрическая постоянная прямо пропорционально ее содержанию. Емкость датчика от содержания воды зависит нелинейно; тип почвы и ее температура также влияют на значение. Таким образом, на каждый образец почвы потребуется калибровка прибора.
Метод измерения сопротивления. Суть метода: сопротивление почвы зависит от содержания влаги. Измеряют сопротивление между электродами в почве или сопротивление материала в равновесии с почвой. Трудность заключается в том, что сопротивление зависит и от концентрации ионов. Поэтому требуется калибровка датчика.
Метод с использованием гипсовых блоков. Измеряют сопротивление материала (гипса) в равновесии с почвой. Преимущество метода – цена датчика, недостатки – двух одинаковых датчиков не бывает (впрочем, к остальным датчикам это тоже относится), ограниченный срок службы.
Вот такие методы.
Относительно их практической применяемости:
для постоянного (регулярного) измерения влажности почвы используются датчики на основе гипсовых блоков, для нерегулярных измерений – индукционные датчики. Первые закапываются в землю (наружу только провод торчит) и служат несколько лет, вторые – лаборант воткнул, измерил, записал в блокнотик и пошел к следующему объекту измерений.
Гипсовые датчики представляют собой два электрода из нержавейки, залитые обычным строительным гипсом. Идея в том, что кусок гипса, зарытый в землю, будет иметь влажность, зависящую от содержания влаги в земле. Электроды надежно зафиксированы в монолите, поэтому никакие механические воздействия не изменят сопротивления между ними. Конечно, измеряется эквивалентное последовательное сопротивление, а не сопротивление постоянному току (чтобы исключить деградацию электродов).
Метод гипсовых датчиков используется уже более 50 лет, реализация их предельно проста, калибровка тоже доступна. Я собираюсь в следующем сезоне объединить имеющуюся здесь схему и собственно гипсовый датчик.
Тема закрыта
)) и не включит повторный полив пока на 3 ноге нашего МК не появится лог. 0, а потом опять 1. 
