土壤濕度感測器

土壤濕度感測器又名：土壤水分感測器、土壤墒情感測器、土壤含水量感測器。主要用來測量土壤相對含水量，做土壤墒情監測及農業灌溉和林業防護。土壤濕度感測器採用FDR頻域反射原理。FDR(Frequency Domain Reflectometry)頻域反射儀是一種用於測量土壤水分的儀器，它利用電磁脈衝原理、根據電磁波在介質中傳播頻率來測量土壤的表觀介電常數，從而得到土壤相對含水量，FDR具有簡便安全、快速準確、定點連續、自動化、寬量程、少標定等優點。是一種值得推薦的土壤水分測定儀器。

基本介紹

• 中文名：土壤濕度感測器/土壤溫度水分感測器
• 外文名：Soil moisture sensor
• 測量參數：土壤容積含水率
• 單 位：%( m3/m3)
• 量 程：0～100%
• 探針長度：70mm
• 探針直徑：3mm

485型：

供電電源：3.6~30V DC

最大功耗：30mA*24V DC直流

水分測量範圍：0~100%

水分精度：0-53%範圍內為±3%; 53-100%範圍內為±5%

存儲環境：-40℃~80℃

回響時間：＜1s

輸出信號：485信號（Modbus-RTU）

土壤水分測量區域：以中央探針為中心，半徑為7cm的圓柱體內

探針長度：70mm

探針直徑：3mm

探針材料：304不鏽鋼

密封材料：環氧樹脂（黑色阻燃）

電纜長度：標配兩米

防護等級：IP68

模擬量型：

供電電源：12~30V DC

最大功耗：60mA*24V DC直流

水分測量範圍：0~100%

水分精度：0-53%範圍內為±3%; 53-100%範圍內為±5%

存儲環境：-40℃~80℃

回響時間：＜1s

輸出信號：4~20mA，線性輸出

土壤水分測量區域：以中央探針為中心，半徑為7cm的圓柱體內

探針長度：70mm

探針直徑：3mm

探針材料：304不鏽鋼

密封材料：環氧樹脂（黑色阻燃）

電纜長度：標配兩米

防護等級：IP68

本感測器體積小巧化設計，攜帶方便，安裝、操作及維護簡單。

結構設計合理，不繡鋼探針保證使用壽命。

外部以環氧樹脂純膠體封裝，密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蝕。

土質影響較小，套用地區廣泛。

測量精度高，性能可靠，確保正常工作。

回響速度快，數據傳輸效率高。

廣泛套用於節水農業灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養、科學試驗等場領域。

電容型土壤濕度感測器的敏感元件為濕敏電容，主要材料一般為金屬氧化物、高分子聚合物。這些材料對水分子有較強的吸附能力，吸附水分的多少隨環境濕度的變化而變化。由於水分子有較大的電偶極矩，吸水後材料的電容率發生變化，電容器的電容值也就發生變化。把電容值的變化轉變為電信號，就可以對濕度進行監測。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容製成的，當環境濕度發生改變時，濕敏電容的介電常數發生變化，使其電容量也發生變化，其電容變化量與相對濕度成正比，利用這一特性即可測量濕度。常用的電容型土壤濕度感測器的感濕介質主要有：多孔矽、聚酞亞胺，此外還有聚碸（PSF）、聚苯乙烯（PS）、PMMA（線性、交聯、等離子聚合）。

2.電阻型土壤濕度感測器

電阻型土壤濕度感測器的敏感元件為濕敏電阻，其主要的材料一般為電介質、半導體、多孔陶瓷等。這些材料對水的吸附較強，吸附水分後電阻率/電導率會隨濕度的變化而變化，這樣濕度的變化可導致濕敏電阻阻值的變化，電阻值的變化就可以轉化為需要的電信號。例如，氯化鋰的水溶液在基板上形成薄膜，隨著空氣中水蒸氣含量的增減，薄膜吸濕脫濕，溶液中的鹽的濃度減小、增大，電阻率隨之增大、減小，兩級間電阻也就增大、減小。又如多孔陶瓷濕敏電阻，陶瓷本身是由許多小晶顆粒構成的，其中的氣孔多與外界相通，通過毛孔可以吸附水分子，引起離子濃度的變化，從而導致兩極間的電阻變化。

電阻型土壤濕度感測器結構示意圖

3.離子型土壤濕度感測器

離子敏場效應電晶體（ISFET）屬於半導體生物感測器，是上個世紀七十年代由P．Bergeld發明的。ISFET通過柵極上不同敏感薄膜材料直接與被測溶液中離子緩衝溶液接觸，進而可以測出溶液中的離子濃度。

離子敏型土壤濕度感測器結構模型示意圖如圖1所示。離子敏感器件由。離子選擇膜（敏感膜）和轉換器兩部分組成，敏感膜用以識別離子的種類和濃度，轉換器則將敏感膜感知的信息轉換為電信號。離子敏場效應管在絕緣柵上製作一層敏感膜，不同的敏感膜所檢測的離子種類也不同，從而具有離子選擇性。

圖1 離子型土壤濕度感測器結構示意圖