Princípio de funcionamento do sensor de temperatura e umidade do solo para monitoramento da umidade do solo

Princípio de funcionamento do sensor de temperatura e umidade do solo para monitoramento da umidade do solo

O solo é um dos recursos naturais essenciais para a sobrevivência humana, sendo a base para o crescimento e desenvolvimento das plantas. O estado do ambiente do solo está intimamente ligado à sobrevivência e reprodu??o da sociedade humana. Além das plantas hidrop?nicas, a umidade do solo é a principal fonte de absor??o de água pelas plantas. A dissolu??o e absor??o de diversos fertilizantes no solo, bem como a decomposi??o e transforma??o da matéria org?nica, também est?o intimamente relacionadas ao teor de umidade do solo.

O padr?o de medi??o da umidade do solo é o teor de umidade, ou seja, a porcentagem do peso do solo em rela??o ao peso da umidade. Medir o teor de água no solo e compreender as necessidades hídricas das culturas é de grande import?ncia para a produ??o agrícola. Os métodos atuais para medir a umidade do solo incluem o método de secagem por pesagem, o método do tensi?metro, o método de resistência, o método de nêutrons, o método de raios gama, o método da raz?o de ondas estacionárias, o método óptico, a reflectometria no domínio do tempo (TDR) e o método de oscila??o de alta frequência (FDR), entre outros. Dentre eles, os métodos mais comuns e simples s?o o método de secagem e o método de resistência.

Método de secagem:

O método de secagem é um método muito comum para medir a umidade do solo, sendo também um método padr?o. Especificamente: obtém-se uma certa quantidade de solo do campo, coloca-se em uma estufa a 105°C e aguarda-se a secagem. O padr?o de secagem consiste em pesar o solo duas vezes, mantendo a mesma quantidade antes e depois da secagem. A umidade perdida após a secagem corresponde ao teor de umidade do solo. A fórmula de cálculo é: teor de umidade do solo = (M / (M')) * 100%, onde M é o peso do solo antes da secagem e W é o peso do solo após a secagem, ou seja, a diferen?a entre M e o peso do solo após a secagem (M').

Método de resistência:

O método de resistência utiliza a resistência de materiais como gesso, náilon, fibra de vidro, etc., que está relacionada ao seu teor de água. Quando esses materiais intermediários, juntamente com eletrodos, s?o colocados em solo úmido, após um período de tempo, o teor de água desses materiais atinge o equilíbrio. Devido à rela??o entre resistência e teor de umidade, calibramos previamente uma determinada rela??o correspondente entre resistência e porcentagem, e ent?o podemos usar esses componentes para obter leituras de umidade na faixa de suc??o de 1 a 15 atmosferas.

O valor medido pelo método de secagem é preciso, mas apresenta a desvantagem de um desempenho ruim em tempo real. Se desejarmos uma medi??o rápida, podemos considerar o sensor de temperatura e umidade do solo. Os sensores de temperatura e umidade do solo utilizam dois princípios de monitoramento: reflectometria no domínio do tempo (TDR) ou método de oscila??o de alta frequência (FDR), que podem fornecer um teor de umidade do solo mais preciso em tempo real.

Método TDR:

O nome chinês de TDR é Reflectometria no Domínio do Tempo, um método de medi??o de umidade do solo desenvolvido na década de 1980. Este método é muito comum em outros países. Na China, foi introduzido apenas nos últimos anos, mas já despertou a aten??o de diversos departamentos desde ent?o. A transmiss?o no domínio do tempo por TDR é uma forma comum de monitorar rapidamente a umidade do solo. O princípio é que a forma de onda em uma linha de transmiss?o desalinhada será transmitida, e a forma de onda em qualquer ponto da linha de transmiss?o é a superposi??o da forma de onda original com a forma de onda transmitida. O tempo de resposta do equipamento TDR é de cerca de 10 a 20 segundos, o que o torna adequado para medi??es móveis e monitoramento em pontos fixos.

A TDR possui grande independência e seus resultados praticamente n?o s?o afetados por fatores ambientais como tipo de solo, densidade e temperatura. Além disso, há outro ponto importante: a TDR pode medir a umidade do solo em condi??es de congelamento, algo que outros métodos n?o conseguem igualar. Ademais, a TDR pode monitorar simultaneamente o teor de água e sal no solo, e n?o há praticamente nenhuma diferen?a entre os resultados das duas medi??es. A precis?o desse método de medi??o é evidente.

Método FDR:

O nome chinês do método FDR é método de oscila??o de alta frequência, e seu surgimento foi um pouco posterior ao do TDR. Inicialmente, devido ao alto custo dos equipamentos TDR, empresas estrangeiras como a AquaSPY e a Sentek desenvolveram o FDR como uma alternativa mais simples para medir a constante dielétrica do solo. O FDR n?o só é mais barato que o TDR, como também apresenta um tempo de medi??o menor. Após uma calibra??o específica para o solo, a precis?o da medi??o é alta, o formato da sonda n?o é limitado, múltiplas profundidades podem ser medidas simultaneamente e a aquisi??o de dados é facilitada.

O método FDR adota o princípio de funcionamento do pulso eletromagnético e mede a permissividade aparente do solo de acordo com a frequência de propaga??o da onda eletromagnética no meio, de forma a obter o teor volumétrico de água no solo.

O monitoramento da umidade do solo n?o se restringe mais à detec??o da umidade em solos agrícolas. Em diversas obras de engenharia, como ferrovias, rodovias, usinas hidrelétricas, canais, residências, etc., o estado da umidade do solo também é uma informa??o indispensável. Quando precisamos de dados precisos e tempo suficiente, podemos optar pelo método tradicional de secagem. Mas se você deseja saber a umidade do solo em tempo real, pode escolher o sensor de umidade do solo. (TDR/FDR).

Ao longo dos anos, tornou-se muito popular, à medida que mais e mais pessoas o experimentam.

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