土壤水分测量传感器原理PPT
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τc (Tsoil ) = τuc + (20 − Tsoil ) *(0.526 − 0.052 *τuc + 0.00136*τuc^2 )
24
中子仪
中子仪 1）快中子源 镭-铍 2）慢中子探测器。 3）快中子遇H变慢 4）不能测土表土壤，有 机质多影响结果。 5）可定点长期观测。
25
一般观测系统的组成
1数据采集器： 整个系统的核心， 所有测量设备或者 传感器 输出的测量 数据都有数据采集 器完成采集。同时 为部分传感器供电 和远程传输数据
5支架部分： 整个系统的的基础。支架 由两部分组成：1主体，一 般小气象站用三角架，大 的观测系统用高塔。2传感 器固定件，不同的传感器
固定件不同。
1.4 2.8 2.1 4~5 1.5
7
介质名称 湿沙
氨
胶乳 乙醇 炭灰 矿石 丙酮 甲醇 甘油 水 氯化钾 PVC 粉末 稻米 生橡胶 砂 皂粉 亚硫酸钠 淀粉 糖 硫酸 甲苯，液体
尿烷 植物油 玉米废渣 小麦粉 PP（聚丙烯） 颗粒
百度文库
介电常数 15～20
21
24 2.5 25～30 25～30 20～30 30 37 81 4.6 1.4 3~8 2.1~2.7 3~5 1.2~1.5 5 2~5 3 84 2.0~2.4
11
土壤水分的FDR原理测量
取某种土壤样本烘干，测量样本体积，将探头完全埋在样本中，室 温调至20度（20度不用温度修正），然后开始分次按一定量加水， 假设我们取了1L的土样，然后分20次加水，一次加30ml，每次加完 后测量当前土壤的体积，计算土壤体积水含量，同时读出传感器输
出介电常数的值（传感器通过终端输出介电常数的方法可参考后面 的第5章介绍）。这样进行20此后我们得到了20组土壤体积水含量和 对应介电常数值。
加水
1次
2次
3次
。。。。。
17
18
19
20
次
次
次
次
。。。。。。 。。。。。。
12
土壤水分的FDR原理测量
13
电导率
14
土壤盐分
土壤盐分 土壤盐分约为电导率的6.4倍： Soil Water Salinity (g/L) ≈ EC (S/m) x 6.4
15
TDT & TDR
TDT原理介绍 TDT测量电导率 TDR原理介绍
6.5~7.1 2.5~3.5 2.3~2.6 2.2~2.6 1.5~1.8
介电常数介绍
8
介电常数的测量方法
9
土壤水分的FDR原理测量
10
土壤水分的FDR原理测量
水对土壤的介电常数贡献最大，但由于土壤的成分 各不相同，土壤体积水含量与介电常数之间没有明 确的关系，我们能肯定的一点是，如果土壤其它成 分不变，土壤体积水含量和仪器所测土壤介电常数 之间有某种对应的关系，要找到这种关系需要对仪 器针对这种土壤测量进行精确的标定，然后根据标 定的数据拟合出曲线方程，标定的方法如下：
1.6 1.5~2.1 2 1.2~1.8 1.1~2.2
介质名称 干燥煤粉
石膏
食用油 粮食 干燥沙 沥青 水泥 甲醚 异氰酸脂 丁醇 环氧树脂 乙醇 面粉 飞灰 原料玻璃 谷物 砂糖 重油 液态乙烷 盐酸 氧化铁
液氮 煤油 矿物油 尼龙 PE（聚乙烯） 颗粒
介电常数 2.2
1.8～2.5 2～4 2.5～4.5 3～4 4～5 4～6 5 7.5 11 2.5~6.0 24 2.5~3.0 1.5~1.7 2.0~2.5 3~8 1.5~2.2 2.6~3.0 5.8~6.3 4~12 14.2
电偶极子
4
介电常数介绍
5
介电常数介绍
6
介电常数介绍
介质名称 空气
聚苯乙烯颗粒
洗衣粉 液态煤气 塑料粒 玻璃片 奶粉 汽油 环乙醇 柴油 ABS 颗粒 丙酮 丙烯酸树脂 工业酒精 铝粉 硫酸铝 沥青 笨，液体 碳酸钙 氯化钙 硫酸钙
二氧化碳 水泥 氯水 煤粉 焦炭
介电常数 1
1.05～1.5
1.1～1.3 1.2～1.7 1. 5～2 1.2～2.2 1.8～2.2 1.9 2 2.1 1.5~2.5 19.5~20 2.7~6.0 16~31 1.6~1.8 6 2.5~3.2 2.3 1.8~2.0 11.8 5.6
16
TDT 原理介绍
17
TDT 原理介绍
18
TDT 原理介绍
19
TDT & 电导率
20
TDT & 电导率
21
TDR介绍
22
TDR/TDT标定
加水
1次
2次
3次
。。。。。
17 次
18 次
19 次
20 次
。。。。。。
。。。。。。
VWC = A+B*period + C*period^2
23
温度修正
需要用交流电。
一般观测系统的组成
各种气象站
2
差分测量和单端测量
单端测量和差分测量
3
介电常数介绍
介电常数是一个表征电荷在介质中相互作用力大小 的量，从电场强度角度来看，介电常数是表征介质 中电场强弱的量。
将一对电偶极子(什么是电偶极子?)放在两个点电 荷之间，这两个点电荷的库仑力会减小，见下图：
1
2仪器部分： 包括传感器和测量设备， 一般气象站对气象5要素 （风，温湿度，大气压，
降雨，辐射）测量。
3通信部分： 系统通讯系统可以将野外 站数据实时远程传输到基 站。常用的通信方式为：
光纤直连、无线电台、 gprs网络
4供电部分： 一般野外自动站的供电系 统由太阳能板+胶体电池+ 充电控制器组成。但是大 功率观测场或者测量系统
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中子仪
中子仪 1）快中子源 镭-铍 2）慢中子探测器。 3）快中子遇H变慢 4）不能测土表土壤，有 机质多影响结果。 5）可定点长期观测。
25
一般观测系统的组成
1数据采集器： 整个系统的核心， 所有测量设备或者 传感器 输出的测量 数据都有数据采集 器完成采集。同时 为部分传感器供电 和远程传输数据
5支架部分： 整个系统的的基础。支架 由两部分组成：1主体，一 般小气象站用三角架，大 的观测系统用高塔。2传感 器固定件，不同的传感器
固定件不同。
1.4 2.8 2.1 4~5 1.5
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介质名称 湿沙
氨
胶乳 乙醇 炭灰 矿石 丙酮 甲醇 甘油 水 氯化钾 PVC 粉末 稻米 生橡胶 砂 皂粉 亚硫酸钠 淀粉 糖 硫酸 甲苯，液体
尿烷 植物油 玉米废渣 小麦粉 PP（聚丙烯） 颗粒
百度文库
介电常数 15～20
21
24 2.5 25～30 25～30 20～30 30 37 81 4.6 1.4 3~8 2.1~2.7 3~5 1.2~1.5 5 2~5 3 84 2.0~2.4
11
土壤水分的FDR原理测量
取某种土壤样本烘干，测量样本体积，将探头完全埋在样本中，室 温调至20度（20度不用温度修正），然后开始分次按一定量加水， 假设我们取了1L的土样，然后分20次加水，一次加30ml，每次加完 后测量当前土壤的体积，计算土壤体积水含量，同时读出传感器输
出介电常数的值（传感器通过终端输出介电常数的方法可参考后面 的第5章介绍）。这样进行20此后我们得到了20组土壤体积水含量和 对应介电常数值。
加水
1次
2次
3次
。。。。。
17
18
19
20
次
次
次
次
。。。。。。 。。。。。。
12
土壤水分的FDR原理测量
13
电导率
14
土壤盐分
土壤盐分 土壤盐分约为电导率的6.4倍： Soil Water Salinity (g/L) ≈ EC (S/m) x 6.4
15
TDT & TDR
TDT原理介绍 TDT测量电导率 TDR原理介绍
6.5~7.1 2.5~3.5 2.3~2.6 2.2~2.6 1.5~1.8
介电常数介绍
8
介电常数的测量方法
9
土壤水分的FDR原理测量
10
土壤水分的FDR原理测量
水对土壤的介电常数贡献最大，但由于土壤的成分 各不相同，土壤体积水含量与介电常数之间没有明 确的关系，我们能肯定的一点是，如果土壤其它成 分不变，土壤体积水含量和仪器所测土壤介电常数 之间有某种对应的关系，要找到这种关系需要对仪 器针对这种土壤测量进行精确的标定，然后根据标 定的数据拟合出曲线方程，标定的方法如下：
1.6 1.5~2.1 2 1.2~1.8 1.1~2.2
介质名称 干燥煤粉
石膏
食用油 粮食 干燥沙 沥青 水泥 甲醚 异氰酸脂 丁醇 环氧树脂 乙醇 面粉 飞灰 原料玻璃 谷物 砂糖 重油 液态乙烷 盐酸 氧化铁
液氮 煤油 矿物油 尼龙 PE（聚乙烯） 颗粒
介电常数 2.2
1.8～2.5 2～4 2.5～4.5 3～4 4～5 4～6 5 7.5 11 2.5~6.0 24 2.5~3.0 1.5~1.7 2.0~2.5 3~8 1.5~2.2 2.6~3.0 5.8~6.3 4~12 14.2
电偶极子
4
介电常数介绍
5
介电常数介绍
6
介电常数介绍
介质名称 空气
聚苯乙烯颗粒
洗衣粉 液态煤气 塑料粒 玻璃片 奶粉 汽油 环乙醇 柴油 ABS 颗粒 丙酮 丙烯酸树脂 工业酒精 铝粉 硫酸铝 沥青 笨，液体 碳酸钙 氯化钙 硫酸钙
二氧化碳 水泥 氯水 煤粉 焦炭
介电常数 1
1.05～1.5
1.1～1.3 1.2～1.7 1. 5～2 1.2～2.2 1.8～2.2 1.9 2 2.1 1.5~2.5 19.5~20 2.7~6.0 16~31 1.6~1.8 6 2.5~3.2 2.3 1.8~2.0 11.8 5.6
16
TDT 原理介绍
17
TDT 原理介绍
18
TDT 原理介绍
19
TDT & 电导率
20
TDT & 电导率
21
TDR介绍
22
TDR/TDT标定
加水
1次
2次
3次
。。。。。
17 次
18 次
19 次
20 次
。。。。。。
。。。。。。
VWC = A+B*period + C*period^2
23
温度修正
需要用交流电。
一般观测系统的组成
各种气象站
2
差分测量和单端测量
单端测量和差分测量
3
介电常数介绍
介电常数是一个表征电荷在介质中相互作用力大小 的量，从电场强度角度来看，介电常数是表征介质 中电场强弱的量。
将一对电偶极子(什么是电偶极子?)放在两个点电 荷之间，这两个点电荷的库仑力会减小，见下图：
1
2仪器部分： 包括传感器和测量设备， 一般气象站对气象5要素 （风，温湿度，大气压，
降雨，辐射）测量。
3通信部分： 系统通讯系统可以将野外 站数据实时远程传输到基 站。常用的通信方式为：
光纤直连、无线电台、 gprs网络
4供电部分： 一般野外自动站的供电系 统由太阳能板+胶体电池+ 充电控制器组成。但是大 功率观测场或者测量系统