Sensor tanah kapasitif merupakan salah satu teknik yang paling biasa dalam pengukuran kelembapan tanah moden (biasanya tergolong dalam sejenis reflektometri domain frekuensi (FDR)). Prinsip terasnya adalah untuk mendapatkan kandungan lembapan volumetrik tanah secara tidak langsung dengan mengukur pemalar dielektriknya. Memandangkan pemalar dielektrik air (kira-kira 80) jauh lebih tinggi daripada komponen lain dalam tanah (kira-kira 1 untuk udara dan kira-kira 3-5 untuk matriks tanah), perubahan keseluruhan dalam pemalar dielektrik tanah bergantung terutamanya pada kandungan lembapan.
Berikut adalah ciri-ciri utamanya:
I. Kekuatan dan Kelebihan Teras
1. Kos rendah dan mudah dipopularkan
Berbanding dengan sensor reflektometri domain masa (TDR) berketepatan tinggi, sensor kapasitif mempunyai komponen elektronik dan kos pembuatan yang lebih rendah, yang membolehkannya digunakan secara meluas dalam senario yang memerlukan penggunaan berskala besar, seperti pertanian pintar dan pengairan taman.
2. Penggunaan kuasa yang sangat rendah
Litar pengukuran kapasitif itu sendiri mempunyai penggunaan kuasa yang sangat rendah dan sangat sesuai untuk pemantauan lapangan jangka panjang dan aplikasi Internet of Things yang dikuasakan oleh bateri dan panel solar. Ia boleh beroperasi secara berterusan selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun.
3. Ia boleh dipantau secara berterusan untuk jangka masa yang lama
Berbanding dengan kaedah pengeringan yang memerlukan operasi manual, sensor kapasitif boleh ditanam di dalam tanah untuk menjalankan pengumpulan data tanpa pengawasan, berterusan dan automatik, dan boleh menangkap proses perubahan dinamik kelembapan tanah, seperti pengaruh pengairan, hujan dan penyejatan.
4. Saiznya padat dan mudah dipasang
Sensor biasanya direka bentuk sebagai prob. Hanya tebuk lubang pada kedudukan pengukuran dan masukkan prob secara menegak ke dalam tanah, menyebabkan sedikit kerosakan pada struktur tanah.
5. Kestabilan yang baik dan tiada radioaktiviti
Tidak seperti meter neutron, sensor kapasitif tidak melibatkan sebarang sumber radioaktif, selamat digunakan dan tidak memerlukan kebenaran atau perlindungan khas.
6. Bersepadu dan pintar
Ia sangat mudah untuk disepadukan dengan pengumpul data dan modul penghantaran tanpa wayar (seperti 4G/LoRa/NB-IoT) untuk membentuk rangkaian pemantauan kelembapan tanah yang lengkap. Pengguna boleh melihat data dari jauh dalam masa nyata melalui platform telefon bimbit atau komputer.
II. Had dan Cabaran
Ketepatan pengukuran dipengaruhi oleh pelbagai faktor
Pengaruh tekstur tanah: Lengkung penentukuran untuk tanah liat, tanah liat dan berpasir adalah berbeza. Sensor biasanya dikalibrasi dengan pasir dan tanah standard semasa meninggalkan kilang. Penggunaan langsung dalam tanah dengan tekstur yang berbeza akan menyebabkan ralat.
Pengaruh kekonduksian elektrik tanah (kemasinan): Ini adalah salah satu sumber utama ralat untuk sensor kapasitif. Ion garam dalam tanah boleh mengganggu medan elektromagnet, menyebabkan nilai yang diukur menjadi lebih tinggi. Dalam tanah yang termasin, ketepatan pengukuran akan menurun dengan ketara.
Pengaruh pemadatan dan keliangan tanah: Sama ada prob bersentuhan rapat dengan tanah dan sama ada terdapat liang besar atau batu di dalam tanah, semuanya akan mempengaruhi ketepatan keputusan pengukuran.
Pengaruh suhu: Pemalar dielektrik berubah mengikut suhu. Sensor berkualiti tinggi mempunyai sensor suhu terbina dalam untuk pampasan, tetapi kesan pampasan adalah terhad.
2. Penentukuran di tapak diperlukan
Untuk mendapatkan keputusan pengukuran yang berketepatan tinggi, terutamanya dalam jenis tanah tertentu, penentukuran di tapak biasanya diperlukan. Iaitu, sampel tanah dikumpulkan, kandungan lembapan sebenar diukur dengan kaedah pengeringan standard, dan kemudian dibandingkan dengan bacaan sensor untuk mewujudkan persamaan penentukuran setempat. Ini merupakan langkah penting untuk memastikan ketepatan data, tetapi ia juga meningkatkan kos penggunaan dan ambang teknikal.
3. Julat pengukuran adalah agak setempat
Julat pengukuran sensor adalah terhad kepada isipadu tanah yang terhad di sekeliling prob (iaitu, "kawasan sensitif" sensor). Kawasan ini biasanya sangat kecil (beberapa sentimeter padu), jadi hasil pengukuran mewakili maklumat "titik". Untuk memahami keadaan kelembapan tanah di seluruh medan, pelbagai titik perlu ditetapkan.
4. Kestabilan dan hanyutan jangka panjang
Jika tertimbus di dalam tanah untuk jangka masa yang lama, logam prob mungkin akan menua akibat kakisan elektrolitik atau tindakan kimia, menyebabkan nilai pengukuran berubah-ubah. Pemeriksaan dan penentukuran semula yang kerap diperlukan.
Iii. Senario dan Cadangan Pemilihan yang Berkenaan
Senario yang sangat sesuai
Pertanian Pintar dan Pengairan Ketepatan: Memantau dinamik kelembapan tanah, membimbing bila hendak mengairi dan berapa banyak air yang perlu diairi, mencapai pemuliharaan air dan peningkatan pengeluaran.
Penghijauan landskap dan penyelenggaraan padang golf: Sensor teras sistem pengairan automatik.
Penyelidikan saintifik: Penyelidikan dalam bidang seperti ekologi, hidrologi dan meteorologi yang memerlukan pemantauan kelembapan tanah secara berterusan dan jangka panjang.
Amaran awal bencana geologi: Pantau kelembapan tanah di lereng dan dasar jalan untuk memberi amaran tentang risiko tanah runtuh.
Senario yang memerlukan penggunaan yang berhati-hati:
Di kawasan yang mempunyai kemasinan tinggi dan tanah beralkali tinggi: Kebolehpercayaan data adalah rendah melainkan model yang direka bentuk dan dikalibrasi khas digunakan.
Dalam senario pensijilan metrologi dengan keperluan ketepatan mutlak yang sangat tinggi: Pada masa ini, mungkin perlu mempertimbangkan sensor TDR yang lebih mahal atau menggunakan kaedah pengeringan secara langsung.
Secara ringkasnya, sensor tanah kapasitif merupakan pilihan yang "berkesan dari segi kos". Walaupun ia mungkin tidak memberikan nilai tepat mutlak di peringkat makmal, ia dapat mencerminkan trend perubahan relatif dan corak kelembapan tanah dari kering kepada basah. Bagi sebahagian besar keputusan pengeluaran dan pengurusan, ini sudah mempunyai nilai yang besar. Memahami ciri-cirinya dengan betul dan melakukan kerja yang baik dalam penentukuran adalah kunci untuk menggunakannya dengan baik.
Untuk maklumat lanjut tentang sensor tanah, sila hubungi Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Laman web syarikat:www.hondetechco.com
Masa siaran: 01 Dis-2025