การจำแนกประเภทของเซ็นเซอร์ความชื้นในดิน

หลังจากการพัฒนามานานกว่าครึ่งศตวรรษ เซ็นเซอร์ความชื้นในดินก็มีหลายรูปแบบและหลากหลาย การวัดความชื้นมีความซับซ้อนและไฮโกรมิเตอร์ของเส้นผมที่รู้จักกันดี ไฮโกรมิเตอร์กระเปาะเปียกและแห้ง ฯลฯ ไม่สามารถตอบสนองความต้องการที่แท้จริงของข้อกำหนดสมัยใหม่ได้อีกต่อไป จึงมีการพัฒนาเซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินต่างๆโดยทั่วไปเซ็นเซอร์ความชื้นสามารถแบ่งออกเป็นประเภทคาปาซิทีฟ ตัวต้านทาน ไวต่อไอออน ความเข้มของแสง และประเภทคลื่นเสียงบนพื้นผิวตามหลักการวัด

1. เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินแบบคาปาซิทีฟ

องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของเซ็นเซอร์ความชื้นในดินแบบ capacitive คือตัวเก็บประจุที่ไวต่อความชื้น และวัสดุหลักโดยทั่วไปคือโลหะออกไซด์และโพลีเมอร์โมเลกุลสูง วัสดุเหล่านี้มีความสามารถในการดูดซับโมเลกุลของน้ำได้ดี และปริมาณของน้ำที่ถูกดูดซับจะแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของความชื้นโดยรอบ

เนื่องจากโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าขนาดใหญ่ของโมเลกุลของน้ำ ค่าการอนุญาตของวัสดุจะเปลี่ยนไปหลังจากการดูดซับน้ำ และค่าความจุของตัวเก็บประจุก็เปลี่ยนแปลงไปด้วย การเปลี่ยนแปลงค่าความจุจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า และสามารถตรวจสอบความชื้นได้

ตัวเก็บประจุที่ไวต่อความชื้นโดยทั่วไปจะทำจากตัวเก็บประจุแบบฟิล์มโพลีเมอร์ เมื่อความชื้นแวดล้อมเปลี่ยนแปลง ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของตัวเก็บประจุที่ไวต่อความชื้นจะเปลี่ยนไป และความจุของประจุก็เปลี่ยนแปลงไปด้วย จำนวนการเปลี่ยนแปลงความจุเป็นสัดส่วนกับความชื้นสัมพัทธ์ คุณสมบัตินี้ช่วยให้สามารถวัดความชื้นได้

สื่อตรวจวัดความชื้นในดินแบบเก็บประจุไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปได้แก่: ซิลิคอนที่มีรูพรุน, โพลีอิไมด์, นอกเหนือจากโพลีซัลโฟน (PSF), โพลีสไตรีน (PS), PMMA (เชิงเส้น, เชื่อมโยงข้าม, พลาสมาโพลีเมอไรเซชัน)

2. เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินแบบต้านทาน

องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของเซ็นเซอร์ความชื้นในดินชนิดต้านทานคือตัวต้านทานที่ไวต่อความชื้น และวัสดุหลักโดยทั่วไปคือไดอิเล็กทริก เซมิคอนดักเตอร์ เซรามิกที่มีรูพรุน ฯลฯวัสดุเหล่านี้มีการดูดซับน้ำได้ดี และความต้านทาน/การนำไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงของความชื้นหลังจากการดูดซับน้ำ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของความชื้นสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานของตัวต้านทานดูดความชื้น และการเปลี่ยนแปลงของค่าความต้านทานสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าที่ต้องการได้ สัญญาณ.

ตัวอย่างเช่น สารละลายลิเธียมคลอไรด์ที่เป็นน้ำจะสร้างฟิล์มบนพื้นผิว เมื่อปริมาณไอน้ำในอากาศเพิ่มขึ้นหรือลดลง ฟิล์มจะดูดซับความชื้นและลดความชื้น ความเข้มข้นของเกลือในสารละลายจะลดลงและเพิ่มขึ้น และความต้านทานจะเพิ่มขึ้นและลดลงตามลำดับ ความต้านทานระหว่างสองขั้นจะเพิ่มขึ้นและลดลงอีกตัวอย่างหนึ่งคือตัวต้านทานที่ไวต่อความชื้นแบบเซรามิกที่มีรูพรุน ตัวเซรามิกนั้นประกอบด้วยอนุภาคคริสตัลขนาดเล็กจำนวนมาก รูขุมขนส่วนใหญ่เชื่อมต่อกับโลกภายนอก โมเลกุลของน้ำสามารถดูดซับผ่านรูพรุนได้ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไอออน ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสอง

3. เซ็นเซอร์ความชื้นในดินไอออนิก

ทรานซิสเตอร์สนามผลที่ไวต่อไอออน (ISFET) เป็นของไบโอเซนเซอร์แบบเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งได้รับการพัฒนาในปี 1970 โดย P. คิดค้นโดย Bergeld ISFET จะสัมผัสสารละลายบัฟเฟอร์ไอออนในสารละลายที่วัดได้โดยตรงผ่านวัสดุฟิล์มบางที่มีความละเอียดอ่อนบนเกต จากนั้นจึงสามารถวัดความเข้มข้นของไอออนในสารละลายได้

อุปกรณ์ไวต่อไอออนโดย เมมเบรนคัดเลือกไอออน (เมมเบรนที่ละเอียดอ่อน) และคอนเวอร์เตอร์ประกอบด้วยสองส่วน เมมเบรนที่ละเอียดอ่อนใช้เพื่อระบุประเภทและความเข้มข้นของไอออน และตัวแปลงจะแปลงข้อมูลที่รับรู้โดยเมมเบรนที่ละเอียดอ่อนให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าทรานซิสเตอร์สนามเอฟเฟกต์การตรวจจับไอออนทำจากชั้นฟิล์มละเอียดอ่อนบนประตูฉนวน และไอออนชนิดต่าง ๆ ที่ตรวจพบโดยฟิล์มที่มีความละเอียดอ่อนต่างกันก็แตกต่างกันเช่นกัน จึงมีการเลือกไอออน

แค็ตตาล็อกเซ็นเซอร์การเกษตร

การเกษตร-เซ็นเซอร์-แค็ตตาล็อก- NiuBoL -2024.pdf