أجهزة استشعار لدرجة حرارة التربة والرطوبة

مبدأ العمل لأجهزة استشعار درجة حرارة التربة والرطوبة:

قياس درجة حرارة التربة:

تستخدم طريقة قياس درجة الحرارة الثرمستور. تتغير قيمة مقاومة الثرمستور مع درجة الحرارة. ومن خلال قياس التغير في المقاومة، يمكن حساب درجة حرارة التربة.

قياس رطوبة التربة:

ويعتمد قياس الرطوبة في المقام الأول على التفاعل بين الخواص الفيزيائية للتربة والمكونات الإلكترونية. تنبعث أجهزة استشعار الرطوبة من النوع الثابت العازلة موجات كهرومغناطيسية صغيرة عالية التردد وتكشف عن تأخير الطور أو التوهين بعد المرور عبر التربة لتقدير محتوى رطوبة التربة. تقوم أجهزة استشعار الرطوبة من النوع المقاوم بقياس التغيرات في موصلية التربة لتعكس رطوبة التربة؛ فعندما تكون التربة رطبة تزداد موصليتها، وتقل قيمة المقاومة.

مستشعرات درجة حرارة التربة والرطوبة TDR وFDR

TDR (قياس انعكاسات المجال الزمني) وFDR (قياس انعكاسات مجال التردد) هما تقنيتان شائعتان لقياس رطوبة التربة ولهما تطبيقات واسعة في الزراعة والرصد البيئي والبحث العلمي. فيما يلي مقدمة تفصيلية لـ TDR وFDR:

TDR (قياس الانعكاسات في المجال الزمني)

- أجهزة استشعار درجة حرارة التربة والرطوبة TDR مبدأ العمل:

  ويستخدم TDR مذبذبًا بلوريًا لتوليد إشارات عالية التردد، والتي يتم بعد ذلك نقلها إلى مجسات معدنية. ومع انتشار هذه الإشارات عبر التربة، فإنها تتفاعل مع الماء والمكونات الأخرى، مما يسبب انعكاسات وتوهينًا. من خلال قياس زمن الرحلة ذهابًا وإيابًا وتغيرات سعة الإشارة، يمكن حساب ثابت العزل الكهربائي للتربة، مما يسمح بتقدير رطوبة التربة. تكون نتائج TDR مستقلة عن نوع التربة وكثافتها ودرجة حرارتها، مما يوفر استقلالية قوية.

- مزايا أجهزة استشعار درجة حرارة التربة والرطوبة TDR:

  - دقة عالية: يوفر TDR بيانات دقيقة للغاية عن رطوبة التربة.

  - استقلالية قوية: لا تتأثر نتائج القياس بنوع التربة أو كثافتها أو درجة حرارتها.

  - تطبيق واسع: مناسب لقياس الرطوبة في أنواع التربة المختلفة.

- العيوب ل أجهزة استشعار درجة حرارة التربة والرطوبة TDR:

  - ارتفاع التكلفة: تميل معدات TDR إلى أن تكون باهظة الثمن نسبيًا، مما قد يؤدي إلى زيادة تكاليف الاستخدام.

  - تحليل البيانات المعقدة: تتطلب البيانات التي يولدها TDR برامج متخصصة للتحليل والمعالجة.

FDR (قياس انعكاسات مجال التردد)

- مبدأ عمل مستشعرات درجة حرارة التربة والرطوبة FDR:

  يعمل FDR على مبدأ النبضات الكهرومغناطيسية. ويقدر ثابت العزل الكهربائي الظاهر (ε) للتربة عن طريق قياس تغيرات تردد الموجات الكهرومغناطيسية أثناء انتشارها عبر التربة، مما يساعد على تحديد محتوى الماء الحجمي (θv). تستخدم مستشعرات FDR عادةً مذبذبًا لنشر الإشارات الكهرومغناطيسية من خلال المسامير المعدنية أو أدلة الموجات الأخرى وقياس فرق التردد بين الموجات الصادرة والعائدة لتحديد رطوبة التربة.

- مزايا أجهزة استشعار درجة حرارة التربة والرطوبة FDR:

  - استجابة سريعة: تتمتع مستشعرات FDR بأوقات استجابة سريعة، وقادرة على عكس التغيرات في رطوبة التربة في الوقت الحقيقي.

  - تكلفة أقل: بالمقارنة مع TDR، تعد معدات FDR أكثر اقتصادا، مما يسهل اعتمادها على نطاق أوسع.

  - سهولة المعايرة: بينما تحتاج مستشعرات FDR إلى معايرة خاصة بنوع التربة، فإن عملية المعايرة بسيطة نسبيًا.

- عيوب أجهزة استشعار درجة حرارة التربة والرطوبة FDR:

  - الدقة تتأثر بنوع التربة: قد تتأثر دقة قياس FDR بنوع التربة وبنيتها.

  - محدودية التطبيق: في بعض أنواع التربة، قد لا تكون قياسات FDR دقيقة بما فيه الكفاية.

يعد كل من TDR وFDR من التقنيات الفعالة لقياس رطوبة التربة، ولكل منهما مزاياه وعيوبه. عند اختيار التقنية التي سيتم استخدامها، من الضروري مراعاة سيناريو التطبيق واحتياجاته المحددة. على سبيل المثال، قد يكون TDR أكثر ملاءمة في المواقف التي تتطلب قياسات عالية الدقة مع أنواع التربة المعقدة، في حين يقدم FDR مزايا في السيناريوهات التي تحتاج إلى استجابات سريعة وتكاليف أقل.

NBL-S-TM أو NBL-TMC عبارة عن مستشعرات رطوبة التربة من النوع المقاوم تستخدم تقنية FDR.  

NBL-S-TMM عبارة عن مستشعر رطوبة التربة من النوع السعة باستخدام تقنية FDR.  

NBL-S-THR هو مستشعر رطوبة التربة من النوع المقاوم باستخدام تقنية TDR.

صحيفة بيانات أجهزة استشعار درجة حرارة التربة والرطوبة

NBL-S-THR-Soil-temperature-and-moisture-sensors-Instruction-Manual-V4.0.pdf

NBL-S-TM-Soil-temperature-and-moisture-sensor-Instruction-Manual-4.0.pdf

NBL-S-TMC-Soil-temperature-and-moisture-conductivity-sensor.pdf

NBL-S-TMM-Tubular-Multi-Layer-Soil-Moisture-Sensor-Meter.pdf