Sensor kelembaban tanah untuk pertanian

Sensor kelembaban tanah juga dikenal sebagai pengukur kelembaban tanah. Ini terutama digunakan untuk mengukur kadar air volumetrik tanah, memantau kelembaban tanah, irigasi pertanian, dan perlindungan kehutanan. Sensor kelembaban tanah yang biasa digunakan saat ini memiliki tipe FDR dan tipe TDR, yaitu tipe domain frekuensi, dan tipe domain waktu.

Sensor kelembaban tanah adalah perangkat yang mengukur kelembaban tanah saat ini. Sensor diintegrasikan ke dalam sistem irigasi di bidang pertanian untuk membantu mengatur pasokan air secara efisien. Meteran semacam itu membantu mengurangi atau meningkatkan irigasi untuk mencapai pertumbuhan tanaman yang optimal.

Jenis Sensor Kelembaban Tanah

Jenis sensor kelembaban tanah yang paling umum termasuk tensiometer, kapasitansi, metode dielektrik, blok gipsum, volumetrik, dan probe neutron. Sensor ini mengukur tegangan tanah saat ditempatkan di tanah atau mengukur kadar air volumetrik.

Kapasitansi

Menggunakan sifat dielektrik tanah untuk mengukur kadar air tanah juga merupakan metode yang efektif, cepat, sederhana, dan andal. Untuk sensor kelembaban tanah kapasitif dengan struktur geometris tertentu, kapasitansinya sebanding dengan konstanta dielektrik bahan yang diukur antara dua kutub. Karena konstanta dielektrik air jauh lebih besar daripada bahan biasa, ketika kelembaban di tanah meningkat, konstanta dielektriknya meningkat sejalan dengan itu, dan nilai kapasitansi yang diberikan oleh sensor kelembaban selama pengukuran juga meningkat. Hubungan yang sesuai antara kapasitansi sensor dan kelembaban tanah dapat mengukur kelembaban tanah.

Sensor kelembaban tanah kapasitif ditandai dengan akurasi tinggi, jangkauan luas, berbagai macam bahan yang terukur, dan kecepatan respons yang cepat, yang dapat diterapkan pada pemantauan online.

Tensiometer

Sensor kelembaban tanah Tensiometer adalah sejenis sensor yang banyak dan berhasil digunakan dalam beberapa pengukuran kelembaban tanah. Instrumen ini memiliki kepala porselen berpori, yang terhubung ke pengukur vakum melalui pipa berisi air. Peranti dimasukkan ke dalam lubang gerudi di tanah. Kepala porselen berpori melekat erat pada tanah, dan pengukur vakum dipasang di tanah. Ada perkembangan besar dalam menggunakan tensiometer untuk mengukur kadar air tanah.

Kelebihannya adalah: struktur dan prinsipnya relatif sederhana, dapat diukur secara online secara real-time, dan arah aliran dan kedalaman penetrasi air di dalam tanah dapat ditentukan, tetapi kekurangannya juga sangat menonjol. Rentang pengukurannya sangat dipengaruhi oleh kualitas tanah. Untuk tanah liat, karena permeabilitas udaranya yang baik, bahkan ketika tekanan negatif kelembaban tanah lebih rendah dari 0-8Pa, kadar air tanah dapat diukur dengan tensiometer. Metode ini mengukur hisap air tanah, yang perlu diubah menjadi kadar air tanah sesuai dengan kurva karakteristik tanah-air. Karena hubungan antara air tanah dan energi sangat kompleks, tidak linier, dan rentan terhadap banyak sifat fisik dan kimia tanah.

Neutron

Metode penentuan kelembaban neutron. Sumber neutron dimasukkan ke dalam tanah yang akan diuji melalui tabung probe, dan neutron cepat yang dipancarkannya terus menerus bertabrakan dengan berbagai elemen di tanah dan kehilangan energi, sehingga memperlambatnya. Diantaranya, ketika neutron cepat bertabrakan dengan atom hidrogen, mereka kehilangan energi paling banyak dan lebih mudah diperlambat. Oleh karena itu, semakin tinggi kadar air di dalam tanah, yaitu semakin banyak atom hidrogen, semakin besar kepadatan awan neutron lambat.

Dengan mengukur korelasi antara kepadatan awan neutron lambat dan kadar air tanah, kadar air di dalam tanah dapat ditentukan, dan kesalahan pengukuran sekitar ±1%. Metode instrumen neutron dapat mengukur secara berkala dan berulang kali pada kedalaman yang berbeda di posisi aslinya, tetapi resolusi vertikal instrumen buruk, dan pengukuran permukaan menyebabkan kesalahan besar karena disipasi neutron cepat yang mudah di udara. Oleh karena itu, jenis khusus dirancang instrumen Neutron, atau menggunakan pelindung, atau menggunakan metode lain untuk mengkalibrasi.

FDR and TDR

Reflektometer domain waktu msethod mengacu pada metode penghitungan kadar air tanah dengan mengukur konstanta dielektrik tanah, yang disingkat metode TDR. Karena konstanta dielektrik air di dalam tanah jauh lebih besar daripada konstanta dielektrik partikel padat dan udara di dalam tanah, seiring dengan meningkatnya kadar air tanah, nilai konstanta dielektrik meningkat, dan kecepatan perambatan gelombang elektromagnetik dalam medium sebanding dengan konstanta dielektrik. Akar kuadrat berbanding terbalik, sehingga waktu perambatan gelombang elektromagnetik di sepanjang batang pandu gelombang juga diperpanjang. Dengan mengukur kecepatan perambatan pulsa elektromagnetik frekuensi tinggi di tanah di sepanjang batang pandu gelombang, kadar air tanah dapat ditentukan.

Metode sensor kelembaban tanah domain frekuensi disingkat FDR. Ini menggunakan prinsip pulsa elektromagnetik untuk mengukur permitivitas semu (ε) tanah sesuai dengan frekuensi perambatan gelombang elektromagnetik dalam medium untuk mendapatkan kadar air volumetrik tanah (θv). Setelah tanah dikalibrasi, akurasi pengukuran tinggi, dan bentuk probe tidak terbatas, dan beberapa kedalaman dapat diukur pada saat yang sama, yang membuat akuisisi data lebih mudah.