Классификация датчиков влажности почвы

После более чем полувека развития датчики влажности почвы появились во многих разновидностях и формах. Измерение влажности имеет определенную сложность, и хорошо известные волосяные гигрометры, гигрометры с влажным и сухим термометром и т. д. больше не могут отвечать реальным потребностям современных требований. Поэтому были разработаны различные датчики влажности почвы . Датчики влажности можно в целом разделить на емкостные, резистивные, ионно-чувствительные, датчики интенсивности света и датчики поверхностной акустической волны в соответствии с их принципами измерения.

1. Емкостный датчик влажности почвы

Чувствительным элементом емкостного датчика влажности почвы является конденсатор, чувствительный к влажности, а основными материалами обычно являются оксиды металлов и высокомолекулярные полимеры. Эти материалы обладают сильной адсорбционной способностью к молекулам воды, а количество адсорбированной воды меняется в зависимости от изменения влажности окружающей среды.

Из-за большого электрического дипольного момента молекул воды диэлектрическая проницаемость материала изменяется после поглощения воды, а также изменяется значение емкости конденсатора. Изменение значения емкости преобразуется в электрический сигнал, и влажность можно контролировать.

Влагочувствительные конденсаторы обычно изготавливаются из полимерных пленочных конденсаторов. При изменении влажности окружающей среды диэлектрическая проницаемость влагочувствительного конденсатора изменяется, а также изменяется его емкость. Величина изменения емкости пропорциональна относительной влажности. Эта функция позволяет измерять влажность.

Обычно используемыми емкостными датчиками влажности почвы являются: пористый кремний, полиимид, а также полисульфон (ПСФ), полистирол (ПС), ПММА (линейный, сшитый, плазменная полимеризация).

2. Резистивный датчик влажности почвы

Чувствительным элементом датчика влажности почвы резистивного типа является чувствительный к влажности резистор, а его основными материалами обычно являются диэлектрики, полупроводники, пористая керамика и т. д. Эти материалы обладают сильной адсорбцией воды, а удельное сопротивление/проводимость будут изменяться с изменением влажности после поглощения воды, поэтому изменение влажности может привести к изменению значения сопротивления гигроскопического резистора, а изменение значения сопротивления может быть преобразовано в требуемое электричество. Сигнал.

Например, водный раствор хлорида лития образует пленку на подложке. С увеличением или уменьшением содержания водяного пара в воздухе пленка поглощает влагу и осушает, концентрация соли в растворе уменьшается и увеличивается, а удельное сопротивление соответственно увеличивается и уменьшается. , сопротивление между двумя стадиями увеличивается и уменьшается. Другим примером является пористый керамический влагочувствительный резистор. Сама керамика состоит из множества мелких кристаллических частиц. Большинство пор соединены с внешним миром. Молекулы воды могут адсорбироваться через поры, вызывая изменения концентрации ионов, что приводит к изменениям сопротивления между двумя электродами.

3. Ионный датчик влажности почвы

Ионно-чувствительные полевые транзисторы (ISFET) относятся к полупроводниковым биосенсорам, которые были разработаны в 1970-х годах П. Изобретены Бергельдом. ISFET напрямую контактирует с ионным буферным раствором в измеряемом растворе через различные чувствительные тонкопленочные материалы на затворе, а затем можно измерить концентрацию ионов в растворе.

Ионно-чувствительное устройство. Ионно-селективная мембрана (чувствительная мембрана) и преобразователь состоят из двух частей. Чувствительная мембрана используется для определения типа и концентрации ионов, а преобразователь преобразует информацию, считываемую чувствительной мембраной, в электрические сигналы. Ионно-чувствительный полевой транзистор изготовлен из слоя чувствительной пленки на изолирующем затворе, и различные виды ионов, детектируемые различными чувствительными пленками, также различны, поэтому они обладают ионной селективностью.

Каталог датчиков для сельского хозяйства

Сельское хозяйство-Датчики-Каталог-NiuBoL-2024.pdf