تصنيف مستشعر رطوبة التربة

بعد أكثر من نصف قرن من التطوير، ظهرت أجهزة استشعار رطوبة التربة في العديد من الأصناف والأشكال. يتميز قياس الرطوبة بتعقيد معين، ولم يعد مقياس رطوبة الشعر المعروف، ومقياس رطوبة اللمبة الرطبة والجافة، وما إلى ذلك، قادرًا على تلبية الاحتياجات الفعلية للمتطلبات الحديثة. ولذلك، تم تطوير أجهزة استشعار مختلفة لرطوبة التربة.يمكن تقسيم مستشعرات الرطوبة عمومًا إلى أنواع الموجات الصوتية السعوية والمقاومة والحساسة للأيونات وشدة الضوء والسطحية وفقًا لمبادئ القياس الخاصة بها.

1. مستشعر رطوبة التربة بالسعة

العنصر الحساس لمستشعر رطوبة التربة السعوية هو مكثف حساس للرطوبة، والمواد الرئيسية هي عمومًا أكاسيد المعادن والبوليمرات الجزيئية العالية. تتمتع هذه المواد بقدرة امتصاص قوية لجزيئات الماء، وتختلف كمية الماء الممتز بتغير الرطوبة المحيطة.

بسبب عزم ثنائي القطب الكهربائي الكبير لجزيئات الماء، تتغير سماحية المادة بعد امتصاص الماء، كما تتغير قيمة السعة للمكثف. يتم تحويل التغير في قيمة السعة إلى إشارة كهربائية، ويمكن مراقبة الرطوبة.

عادة ما تكون المكثفات الحساسة للرطوبة مصنوعة من مكثفات فيلم البوليمر. عندما تتغير الرطوبة المحيطة، يتغير ثابت العزل الكهربائي للمكثف الحساس للرطوبة، وتتغير أيضًا سعته. يتناسب مقدار تغير السعة مع الرطوبة النسبية. تتيح هذه الميزة قياس الرطوبة.

وسائط استشعار رطوبة التربة السعوية شائعة الاستخدام هي: السيليكون المسامي، والبوليميد، بالإضافة إلى البولي سلفون (PSF)، والبوليسترين (PS)، وPMMA (بلمرة البلازما الخطية والمترابطة).

2. مستشعر رطوبة التربة المقاوم

العنصر الحساس لمستشعر رطوبة التربة من النوع المقاوم هو مقاوم حساس للرطوبة، ومواده الرئيسية هي بشكل عام المواد العازلة، وأشباه الموصلات، والسيراميك المسامي، وما إلى ذلك.تتمتع هذه المواد بامتصاص قوي للماء، وسوف تتغير مقاومتها/موصليتها مع تغير الرطوبة بعد امتصاصها للماء، وبالتالي فإن تغير الرطوبة يمكن أن يؤدي إلى تغير قيمة مقاومة المقاومة الاسترطابية، ويمكن تحويل تغير قيمة المقاومة إلى الكهرباء المطلوبة. إشارة.

على سبيل المثال، يشكل المحلول المائي لكلوريد الليثيوم طبقة على الركيزة. مع زيادة أو نقصان محتوى بخار الماء في الهواء، يمتص الفيلم الرطوبة ويزيل الرطوبة، ويتناقص تركيز الملح في المحلول ويزيد، وتزداد المقاومة وتتناقص وفقًا لذلك. فإن المقاومة بين المرحلتين تزيد وتقل.مثال آخر هو المقاوم الحساس للرطوبة الخزفي المسامي. يتكون السيراميك نفسه من العديد من الجزيئات البلورية الصغيرة. ترتبط معظم المسام بالعالم الخارجي. يمكن امتصاص جزيئات الماء من خلال المسام، مما يسبب تغيرات في تركيز الأيونات، مما يؤدي إلى تغيرات في المقاومة بين القطبين.

3. مستشعر رطوبة التربة الأيوني

تنتمي الترانزستورات ذات التأثير الميداني الحساسة للأيونات (ISFETs) إلى أجهزة الاستشعار الحيوية لأشباه الموصلات، والتي تم تطويرها في السبعينيات من قبل P. اخترعها بيرجيلد. يتصل ISFET مباشرة بمحلول المخزن المؤقت الأيوني في المحلول المقاس من خلال مواد رقيقة حساسة مختلفة على البوابة، ومن ثم يمكن قياس تركيز الأيونات في المحلول.

جهاز حساس للأيونات من. يتكون الغشاء الانتقائي الأيوني (الغشاء الحساس) والمحول من جزأين. ويستخدم الغشاء الحساس للتعرف على نوع الأيونات وتركيزها، ويقوم المحول بتحويل المعلومات التي يستشعرها الغشاء الحساس إلى إشارات كهربائية.يتكون ترانزستور التأثير الميداني للاستشعار الأيوني من طبقة من الغشاء الحساس على البوابة العازلة، كما تختلف أنواع الأيونات المختلفة التي تكتشفها الأفلام الحساسة المختلفة أيضًا، بحيث يكون لها انتقائية أيونية.

كتالوج أجهزة الاستشعار الزراعية

كتالوج-الحساسات الزراعية- NiuBoL -2024.pdf