เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินแบบคาปาซิทีฟ: “เครื่องตรวจสอบแนวโน้มความชื้น” ที่คุ้มค่า

เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินแบบคาปาซิทีฟเป็นหนึ่งในเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดความชื้นในดินสมัยใหม่ (โดยทั่วไปจัดอยู่ในประเภทการสะท้อนกลับในโดเมนความถี่ (FDR)) หลักการสำคัญคือการหาปริมาณความชื้นในดินโดยอ้อมโดยการวัดค่าคงที่ไดอิเล็กตริก เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของน้ำ (ประมาณ 80) สูงกว่าค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของส่วนประกอบอื่นๆ ในดินมาก (ประมาณ 1 สำหรับอากาศและประมาณ 3-5 สำหรับเมทริกซ์ดิน) การเปลี่ยนแปลงโดยรวมของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของดินจึงขึ้นอยู่กับปริมาณความชื้นเป็นหลัก

คุณสมบัติหลักมีดังต่อไปนี้:
1. จุดแข็งและข้อได้เปรียบหลัก
1. ต้นทุนต่ำและเผยแพร่ได้ง่าย
เมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์ Time-Domain Reflectometry (TDR) ที่มีความแม่นยำสูง เซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟมีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่า ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวางในสถานการณ์ที่ต้องการการใช้งานในวงกว้าง เช่น เกษตรกรรมอัจฉริยะและการชลประทานในสวน

2. ประหยัดพลังงานอย่างมาก
วงจรวัดค่าความจุมีอัตราการใช้พลังงานต่ำมากและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบภาคสนามในระยะยาวและการใช้งานในอุปกรณ์ Internet of Things (IoT) โดยใช้พลังงานจากแบตเตอรี่และแผงโซลาร์เซลล์ สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี

3. สามารถตรวจสอบได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน
เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการอบแห้งที่ต้องใช้แรงงานคน เซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟสามารถฝังลงในดินเพื่อเก็บรวบรวมข้อมูลได้อย่างต่อเนื่องและอัตโนมัติโดยไม่ต้องมีการควบคุมดูแล และสามารถบันทึกกระบวนการเปลี่ยนแปลงของความชื้นในดินได้ เช่น อิทธิพลของการชลประทาน ปริมาณน้ำฝน และการระเหย

4. ขนาดกะทัดรัดและติดตั้งง่าย
โดยทั่วไปแล้ว เซนเซอร์จะถูกออกแบบมาในลักษณะของหัววัด เพียงแค่เจาะรูที่ตำแหน่งที่ต้องการวัด แล้วเสียบหัววัดลงไปในดินในแนวตั้ง ซึ่งจะทำให้โครงสร้างของดินเสียหายเพียงเล็กน้อย

5. มีเสถียรภาพดีและไม่มีกัมมันตรังสี
แตกต่างจากเครื่องวัดนิวตรอน เซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟไม่เกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดรังสีใดๆ ปลอดภัยต่อการใช้งาน และไม่จำเป็นต้องขออนุญาตหรือการป้องกันเป็นพิเศษ

6. สามารถบูรณาการและชาญฉลาด
ระบบนี้สามารถบูรณาการเข้ากับอุปกรณ์เก็บข้อมูลและโมดูลส่งสัญญาณไร้สาย (เช่น 4G/LoRa/NB-IoT) ได้อย่างง่ายดาย เพื่อสร้างเครือข่ายตรวจสอบความชื้นในดินแบบครบวงจร ผู้ใช้สามารถดูข้อมูลแบบเรียลไทม์จากระยะไกลผ่านโทรศัพท์มือถือหรือคอมพิวเตอร์ได้

2. ข้อจำกัดและความท้าทาย
ความแม่นยำในการวัดได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย
อิทธิพลของเนื้อดิน: เส้นกราฟการสอบเทียบสำหรับดินเหนียว ดินร่วน และดินทรายนั้นแตกต่างกัน โดยปกติแล้วเซ็นเซอร์จะได้รับการสอบเทียบด้วยทรายและดินมาตรฐานเมื่อออกจากโรงงาน การใช้งานโดยตรงในดินที่มีเนื้อสัมผัสแตกต่างกันจะทำให้เกิดข้อผิดพลาด
อิทธิพลของค่าการนำไฟฟ้าของดิน (ความเค็ม): นี่เป็นหนึ่งในแหล่งที่มาหลักของข้อผิดพลาดสำหรับเซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟ ไอออนของเกลือในดินสามารถรบกวนสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้ค่าที่วัดได้สูงขึ้น ในดินที่มีความเค็มสูง ความแม่นยำในการวัดจะลดลงอย่างมาก
การอัดแน่นของดินและรูพรุนมีอิทธิพล: ไม่ว่าหัววัดจะสัมผัสกับดินอย่างใกล้ชิดหรือไม่ และไม่ว่าจะมีรูพรุนขนาดใหญ่หรือหินอยู่ในดินหรือไม่ ล้วนส่งผลต่อความแม่นยำของผลการวัด
อิทธิพลของอุณหภูมิ: ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ เซ็นเซอร์คุณภาพสูงจะมีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิในตัวเพื่อชดเชย แต่ผลการชดเชยนั้นมีข้อจำกัด

2. จำเป็นต้องมีการสอบเทียบ ณ สถานที่ปฏิบัติงาน
เพื่อให้ได้ผลการวัดที่มีความแม่นยำสูง โดยเฉพาะในดินประเภทต่างๆ มักต้องมีการสอบเทียบ ณ สถานที่จริง กล่าวคือ ต้องเก็บตัวอย่างดิน วัดปริมาณความชื้นจริงด้วยวิธีการอบแห้งมาตรฐาน แล้วนำไปเปรียบเทียบกับค่าที่อ่านได้จากเซ็นเซอร์เพื่อสร้างสมการการสอบเทียบเฉพาะพื้นที่ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับรองความถูกต้องของข้อมูล แต่ก็เพิ่มต้นทุนการใช้งานและขีดจำกัดทางเทคนิคด้วย

3. ขอบเขตการวัดค่อนข้างจำกัด
ช่วงการวัดของเซ็นเซอร์นั้นจำกัดอยู่ภายในปริมาตรดินรอบๆ หัววัด (กล่าวคือ “พื้นที่ไวต่อการวัด” ของเซ็นเซอร์) ซึ่งโดยปกติแล้วพื้นที่นี้จะมีขนาดเล็กมาก (ไม่กี่ลูกบาศก์เซนติเมตร) ดังนั้นผลการวัดจึงแสดงข้อมูลของ “จุด” จุดหนึ่งเท่านั้น เพื่อให้เข้าใจสภาพความชื้นในดินของพื้นที่ทั้งหมด จำเป็นต้องตั้งจุดวัดหลายจุด

4. เสถียรภาพและการเปลี่ยนแปลงในระยะยาว
หากฝังอยู่ในดินเป็นเวลานาน โลหะของหัววัดอาจเสื่อมสภาพเนื่องจากการกัดกร่อนทางไฟฟ้าหรือปฏิกิริยาทางเคมี ทำให้ค่าการวัดคลาดเคลื่อน จำเป็นต้องตรวจสอบและปรับเทียบใหม่เป็นประจำ

iii. สถานการณ์ที่เหมาะสมและข้อเสนอแนะในการเลือก
สถานการณ์ที่เหมาะสมมาก
การเกษตรอัจฉริยะและการชลประทานแบบแม่นยำ: การติดตามพลวัตของความชื้นในดิน การกำหนดช่วงเวลาที่เหมาะสมในการชลประทานและปริมาณน้ำที่ควรให้ เพื่อบรรลุการอนุรักษ์น้ำและเพิ่มผลผลิต
การจัดสวนและการบำรุงรักษาสนามกอล์ฟ: เซ็นเซอร์หลักของระบบชลประทานอัตโนมัติ
งานวิจัยทางวิทยาศาสตร์: งานวิจัยในสาขาต่างๆ เช่น นิเวศวิทยา อุทกวิทยา และอุตุนิยมวิทยา ที่ต้องมีการติดตามตรวจสอบความชื้นในดินอย่างต่อเนื่องในระยะยาว
ระบบเตือนภัยล่วงหน้าเกี่ยวกับภัยพิบัติทางธรณีวิทยา: ตรวจสอบความชื้นในดินบนเนินลาดและพื้นถนนเพื่อเตือนภัยความเสี่ยงจากดินถล่ม

สถานการณ์ที่ต้องใช้ด้วยความระมัดระวัง:
ในพื้นที่ที่มีดินเค็มจัดและเป็นด่างจัด: หากไม่ได้ใช้แบบจำลองที่ออกแบบและปรับเทียบมาเป็นพิเศษ ความน่าเชื่อถือของข้อมูลจะต่ำ
ในสถานการณ์การรับรองทางมาตรวิทยาที่มีข้อกำหนดด้านความแม่นยำสัมบูรณ์สูงมาก: ในขณะนี้ อาจจำเป็นต้องพิจารณาใช้เซ็นเซอร์ TDR ที่มีราคาแพงกว่า หรือใช้วิธีการอบแห้งโดยตรง

กล่าวโดยง่าย เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินแบบคาปาซิทีฟเป็นตัวเลือกที่ “คุ้มค่า” แม้ว่าจะไม่ได้ให้ค่าที่แม่นยำสมบูรณ์แบบในระดับห้องปฏิบัติการ แต่ก็สามารถสะท้อนแนวโน้มและรูปแบบการเปลี่ยนแปลงของความชื้นในดินจากแห้งไปเปียกได้อย่างดีเยี่ยม สำหรับการตัดสินใจด้านการผลิตและการจัดการส่วนใหญ่แล้ว สิ่งนี้มีคุณค่าอย่างมากแล้ว การทำความเข้าใจคุณลักษณะของมันอย่างถูกต้องและการสอบเทียบที่ดีเป็นกุญแจสำคัญในการใช้งานให้ได้ผลดี

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเซ็นเซอร์วัดดิน โปรดติดต่อ บริษัท ฮอนเด เทคโนโลยี จำกัด

WhatsApp: +86-15210548582

Email: info@hondetech.com

เว็บไซต์ของบริษัท:www.hondetechco.com