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內蒙古德明電子科技有限公司
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閱讀：66發布時間：2023-4-11
一般來說，傳感器的安裝成本取決于測量場地的面積和實現的功能。您是否需要確定需要在測量位置安裝多少個土壤濕度傳感器？有多少傳感器匹配一個數據采集器？傳感器之間的連接線有多長？是否需要搭配其他控制器來實現某些自動控制功能？弄清楚這些問題后，你就可以根據需求選擇。
土壤水分是指土壤的水分含量。在種植業中，農作物本身不能直接獲取土壤中的無機元素，土壤中的水充當溶解這些無機元素的溶劑。作物通過根系吸收土壤水分，獲取養分，促進生長。在農作物生長和發育完成的過程中，由于品種不同，對土壤溫度、含水量和鹽分的要求也不同。因此對于這些環境因素監測需要用到傳感器，比如溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器等。
農業工作者都熟悉土壤濕度傳感器，但是在選擇和使用土壤濕度傳感器時存在很多問題。以下是有關土壤濕度傳感器的一些常見問題。
市場上的土壤濕度傳感器是tdr土壤濕度傳感器和fdr土壤濕度傳感器。
1、工作原理
FDR是指頻域反射，它利用電磁脈沖的原理。根據在介質中傳播的電磁波的頻率測量土壤的表觀介電常數（ε），從而獲得土壤體積含水量（θv）。土壤濕度傳感器采用的就是FDR原理，產品密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蝕。測量精度高，性能可靠，確保正常工作，響應速度快，數據傳輸效率高。
1、TDR時域反射技術原理
TDR (Time Domain Reflectometry)時域反射技術的原理是，信號在某一傳輸路徑傳輸，當傳輸路徑中發生阻抗變化時，一部分信號會被反射，另一部分信號會繼續沿傳輸路徑傳輸。TDR是通過測量反射波的電壓幅度，從而計算出阻抗的變化；同時，只要測量出反射點到信號輸出點的時間值，就可以計算出傳輸路徑中阻抗變化點的位置。
TDR(Time Domain Reflectometry)即時域反射技術，是一種對反射波進行分析的測量技術，主要用于測量傳輸線的特性阻抗，其主要設備為網絡分析儀。TDR的測試原理是通過向傳輸路徑中發送一個脈沖或階躍信號，當傳輸路徑中發生阻抗變化時，部分能量會被反射，其余能量繼續傳輸。當知道發射波的幅度并測量反射波的幅度時，則可以計算出路徑中阻抗的變化。且通過測量發射到反射波回到發射點的時間差，還可以計算阻抗變化的相位。根據反射原理，可以獲得待測位置的阻抗Z=Zref(1+ρ)/(1-ρ)，ρ為發射系數，ρ=Vreflected/Vincident，Vreflected及Vincident 分別為反射波幅度及入射波幅度，Zref為TDR的輸出阻抗，通常為50ohm標準電阻。從式中可以看出，當ρ=1時，待測位置阻抗為∞，則該位置開路，當ρ=-1時，待測位置阻抗為0，則說明其短路。（本文僅對開短路原理進行講解，其余阻抗相關原理略）
利用上述原理，可以對需要破壞才能確認的失效點進行初步的位置判斷。例如芯片內部失效或者芯片焊點失效這種情況（取下芯片則破壞焊點，切片焊點則破壞芯片）以及超大樣品某一具體位置失效這類問題。前者在具體分析時因不易判斷具體失效點（焊點或芯片）而使得分析的難度加大，而后者主要難度則是花費很大時間及精力在尋找具體的失效點的位置上。以下介紹兩個案例來幫助讀者理解TDR在失效分析中快速定位作用。
如果把傳輸線比作交通運輸線，糟糕的路況（類似傳輸線里的特性阻抗）會影響運輸車隊的速度，路越窄，路的阻礙作用越大（特性阻抗大，通過的信號能量就小）；路越寬、路況越好，通過的車隊速度越快（通過的信號能量越多）。
導線只是傳輸能量的，導線本身并不消耗能量或者近似于不損耗能量。當射頻信號到達導線末端，能量沒有辦法釋放，就會沿著導線反傳回來。就跟我們對著墻喊，聲音碰到墻反傳回來產生回音。假如我們在線的末端接上一個電阻，便可消耗（或者接收）線上傳輸過來的射頻能量。
TDR 指時域反射率，是快速檢測土壤水分的常用原理。原理是不匹配的傳輸線上的波形會反射。傳輸線上任意一點的波形是原始波形和反射波形的疊加。TDR原理設備的響應時間約為10-20秒，適用于移動測量和定點監測。
2、土壤濕度傳感器的輸出是多少？
電壓型 電流型 RS485型
工作電壓 7～24V 12～24V 7～24V
工作電流 3～5mA 3～25mA 3～5mA
輸出信號 輸出信號：0～2V DC（可定制0.4～2V DC ） 0～20mA,（可定制4～20mA） MODBUS-RTU協議
建議在安裝土壤濕度傳感器時應該注意以下幾點：
1、傳感器垂直插入：將傳感器垂直90度插入待測土壤中。插入時請勿晃動傳感器，以免傳感器探頭彎曲損壞探頭。
2、多個傳感器水平插入：將傳感器平行插入待測土壤中。該方法用于多層土壤水分檢測。插入時請勿晃動傳感器，以免傳感器探頭彎曲而損壞鋼針。
3、選擇比較松軟一些的土壤插入測量，如果當您感覺被測土中有硬塊或異物時，請重新選擇被測土的位置。
4、土壤傳感器存放時，用干紙巾將三支不銹鋼針擦干凈，蓋上泡沫，存放在0-60℃的干燥環境中。
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