土壤濕度，即表示一定深度土層的土壤干濕度程度的物理量，又稱土壤水分含量。土壤濕度的高低受農(nóng)田水分平衡各個(gè)分量的制約。
土壤濕度傳感器
土壤濕度傳感器又名土壤水分傳感器，土壤含水量傳感器。土壤水分傳感器由不銹鋼探針和防水探頭構(gòu)成，可長期埋設(shè)于土壤和堤壩內(nèi)使用，對表層和深層土壤進(jìn)行墑情的定點(diǎn)監(jiān)測和在線測量。
與數(shù)據(jù)采集器配合使用，可作為水分定點(diǎn)監(jiān)測或移動測量的工具測量土壤容積含水量，主要用于土壤墑情檢測以及農(nóng)業(yè)灌溉和林業(yè)防護(hù)。
土壤濕度表示方法
土壤濕度，即土壤的實(shí)際含水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分?jǐn)?shù)表示：土壤含水量=水分重/烘干土重×100％。也可以相當(dāng)于土壤含水量與田間持水量的百分比，或相對于飽和水量的百分比等相對含水量表示。
根據(jù)土壤的相對濕度可以知道，土壤含水的程度，還能保持多少水量，在灌溉上有參考價(jià)值。土壤濕度大小影響田間氣候，土壤通氣性和養(yǎng)分分解，是土壤微生物活動和農(nóng)作物生長發(fā)育的重要條件之一。
土壤濕度受大氣、土質(zhì)、植被等條件的影響。在野外判斷土壤濕度通常用手來鑒別，一般分為四級：
（1）濕，用手?jǐn)D壓時(shí)水能從土壤中流出；
（2）潮，放在手上留下濕的痕跡可搓成土球或條，但無水流出；
（3）潤，放在手上有涼潤感覺，用手壓稍留下印痕；
（4）干，放在手上無涼快感覺，粘土成為硬塊。
農(nóng)業(yè)氣象上土壤濕度常采用下列方法與單位表示：
①重量百分?jǐn)?shù)。即土壤水的重量占其干土重的百分?jǐn)?shù)(％)。此法應(yīng)用普遍，但土壤類型不同，相同的土壤濕度其土壤水分的有效性不同，不便于在不同土壤間進(jìn)行比較。
②田間持水量百分?jǐn)?shù)。即土壤濕度占該類土壤田間持水量的百分?jǐn)?shù)(％)。利于在不同土壤間進(jìn)行比較，但不能給出具體水量的概念。
③土壤水分貯存量。指一定深度的土層中含水的絕對數(shù)量，通常以毫米為單位，便于與降水量、蒸發(fā)量比較。土壤水分貯存量W（毫米）的計(jì)算公式為:W＝0.1·h·d·w。式中h是土層厚度，d為土壤容重（克／厘米3）,0.1是單位換算系數(shù)，w為土壤濕度（重量百分?jǐn)?shù)）。
④土壤水勢或水分勢是用能量表示的土壤水分含量。其單位為大氣壓或焦／克。為了方便使用，可取數(shù)值的普通對數(shù)，縮寫符號為pF，稱為土壤水的pF值。
土壤濕度測量方法
土壤既是一種非均質(zhì)的、多相的、分散的、顆?；亩嗫紫到y(tǒng)，又是一個(gè)由惰性固體、活性固體、溶質(zhì)、氣體以及水組成的多元復(fù)合系統(tǒng)，其物理特性非常復(fù)雜，并且空間變異性非常大，這就造成了土壤水分測量的難度。
土壤水分測量方法的深入研究，需要一系列與其相關(guān)的基礎(chǔ)理論支持，尤其是土壤作為一種非均一性多孔吸水介質(zhì)對其含水量測量方法的研究涉及到應(yīng)用數(shù)學(xué)、土壤物理、介質(zhì)物理、電磁場理論和微波技術(shù)等多種學(xué)科的并行交叉。而要實(shí)現(xiàn)土壤水分的快速測量又要考慮到實(shí)時(shí)性要求，這更增加了其技術(shù)難度。
土壤的特性決定了在測量土壤含水量時(shí)，必須充分考慮到土壤容重、土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)、土壤化學(xué)組成、土壤含鹽量等基本物理化學(xué)特性及變化規(guī)律。
①重量法。取土樣烘干，稱量其干土重和含水重加以計(jì)算。
②電阻法。使用電阻式土壤濕度測定儀測定。根據(jù)土壤溶液的電導(dǎo)性與土壤水分含量的關(guān)系測定土壤濕度。
③負(fù)壓計(jì)法。使用負(fù)壓計(jì)測定。當(dāng)未飽和土壤吸水力與器內(nèi)的負(fù)壓力平衡時(shí)，壓力表所示的負(fù)壓力即為土壤吸水力，再據(jù)以求算土壤含水量。
④中子法。使用中子探測器加以測定。中子源放出的快中子在土壤中的慢化能力與土壤含水量有關(guān)，借助事先標(biāo)定，便可求出土壤含水量。
⑤遙感法。通過對低空或衛(wèi)星紅外遙感圖象的判讀，確定較大范圍內(nèi)地表的土壤濕度。
傳統(tǒng)的溫度測量方式周期長、施工復(fù)雜，效率低，不便于管理，發(fā)生故障時(shí)要耗費(fèi)大量的人力物理排查和重新鋪設(shè)線纜。
而在特定場合下監(jiān)測點(diǎn)分散、環(huán)境封閉或有高電壓，很多測溫方式無法實(shí)現(xiàn)測量工作。
無線溫度監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是集先進(jìn)傳感技術(shù)、數(shù)字識別技術(shù)、無線通信技術(shù)、低功耗技術(shù)、抗干擾技術(shù)以及自動化控制技術(shù)為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，由無線溫度顯示儀、無線溫度傳感器、后臺管理系統(tǒng)組成。
無線溫度傳感器可對多種惡劣環(huán)境條件下的設(shè)備溫度變化情況實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場、遠(yuǎn)程同時(shí)在線監(jiān)測預(yù)警，方便維護(hù)人員全面及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。
無線溫度傳感器多用于測量藥品庫的溫度，因?yàn)樗幤芬坏囟冗^高就會容易變質(zhì);
如果變質(zhì)的藥品賣出去，這將危害人的身體健康。
此時(shí)，如果采用人力進(jìn)行溫度調(diào)控的話，往往會造成不必要的資源浪費(fèi)。
采用無線溫度傳感器，便可以針對不同要求的物品進(jìn)行溫濕度調(diào)控，無需消耗多少人力資源。
選擇紅外溫度傳感器主要從性能指標(biāo)和環(huán)境和工作條件兩方面來加以考慮。其中性能指標(biāo)又包括溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、響應(yīng)時(shí)間等；環(huán)境和工作條件則包括環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護(hù)附件等。其它你也可以將使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價(jià)格等方面因素進(jìn)行綜合比較。隨著紅外技術(shù)和不斷發(fā)展,用戶對紅外傳感器有很多種選擇。
一、工作條件和使用環(huán)境
1、紅外溫度傳感器的工作條件。環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護(hù)附件等都是選購時(shí)需要考慮的問題。這些和儀器的保養(yǎng)、維修等密切相關(guān)。
2、傳感器使用的環(huán)境也決定了你可以選擇何種紅外溫度傳感器。比如雙色溫度傳感器更適用于煙霧、灰塵等環(huán)境下，而光纖雙色溫度傳感器則更適用于噪聲、電磁場、震動或難以接近環(huán)境中。
二、光學(xué)分辨率由D與S之比確定,是傳感器到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果傳感器由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的傳感器。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,測溫儀的成本也越高。
三、響應(yīng)時(shí)間表示紅外溫度傳感器對被測溫度變化的反應(yīng)速度，定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要時(shí)間，它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。新型紅外溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1ms。這要比接觸式測溫方法,快得多。如果目標(biāo)的運(yùn)動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外溫度傳感器，否則達(dá)不到足夠的信號響應(yīng),會降低測量精度。然而，并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外溫度傳感器。對于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí)，測溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。因此,紅外溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng)。
四、信號處理功能：
測量離散過程（如零件生產(chǎn)）和連續(xù)過程不同，要求紅外溫度傳感器有信號處理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）。如測溫傳送帶上的玻璃時(shí)，就要用峰值保持，其溫度的輸出信號傳送至控制器內(nèi)。
五、環(huán)境條件考慮
溫度傳感器所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響,應(yīng)加以考慮、并適當(dāng)解決,否則會影響測溫精度甚至引起測溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測溫儀，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。在確定附件時(shí)，應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，以降低安裝成本。調(diào)查煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信號，雙色溫度傳感器是較佳選擇。在噪聲、電磁場、震動或難以接近環(huán)境條件下，或其他惡劣條件下，光纖雙色溫度傳感器是較佳選擇。
六、確定測溫范圍
測溫范圍是傳感器重要的一個(gè)性能指標(biāo)，每種型號的傳感器都有自己特定的測溫范圍。因此,用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據(jù)黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,測溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波較好。
七、確定目標(biāo)尺寸
紅外溫度傳感器根據(jù)原理可分為單色溫度傳感器和雙色溫度傳感器。對于單色溫度傳感器,在進(jìn)行測溫時(shí),被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿傳感器視場。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場,背景輻射能量就會進(jìn)入傳感器的視聲符支干擾測溫讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于測溫儀的視場,測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。
八、確定波長范圍
目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜響應(yīng)或波長。對于高反射率合金材料,有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū),測量金屬材料的較佳波長是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區(qū)可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由于有些材料在一定波長是透明的,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用10μm、2.2μm和3.9μm（被測玻璃要很厚,否則會透過）波長;測量玻璃內(nèi)部溫度選用5.0μm波長;測低區(qū)區(qū)選用8-14μm波長為宜;再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長,聚醋類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長;又如測火焰中的C02用窄帶4.24-4.3μm波長,測火焰中的C0用窄帶4.64μm波長,測量火焰中的N02用4.47μm波長。
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