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TRIME-Logging TDR土壤水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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一、用途:

TRIME-Logging土壤水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、土壤水分傳感器及相應(yīng)總線模塊(即網(wǎng)絡(luò)化模塊),Globelog-Control軟件等組成的一套強(qiáng)大的水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)可通過(guò)GPRS無(wú)線通訊方式進(jìn)行傳輸,方便管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu),設(shè)置簡(jiǎn)單,安裝操作非常容易,易于維護(hù),出廠前經(jīng)嚴(yán)格測(cè)試,安全可靠,運(yùn)行穩(wěn)定,可*置于野外無(wú)人看管,并能適用于條件惡劣的地區(qū)。

系統(tǒng)在研究農(nóng)田的梯度水分運(yùn)移,研究山體滑坡運(yùn)動(dòng)時(shí)的水分狀況,研究沙地的水土保持等方面有著廣泛的應(yīng)用,目前國(guó)內(nèi)已有很多成功的應(yīng)用,包括農(nóng)科院草原研究所,公路科學(xué)研究院,中國(guó)地質(zhì)大學(xué),中科院寒旱所,中科院生地所,*牧區(qū)水科所等研究機(jī)構(gòu)。

TRIME-Logging土壤水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、土壤水分傳感器及相應(yīng)總線模塊(即網(wǎng)絡(luò)化模塊),Globelog-Control軟件等組成的一套強(qiáng)大的水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)可通過(guò)GPRS無(wú)線通訊方式進(jìn)行傳輸,方便管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu),設(shè)置簡(jiǎn)單,安裝操作非常容易,易于維護(hù),出廠前經(jīng)嚴(yán)格測(cè)試,安全可靠,運(yùn)行穩(wěn)定,可*置于野外無(wú)人看管,并能適用于條件惡劣的地區(qū)。

系統(tǒng)在研究農(nóng)田的梯度水分運(yùn)移,研究山體滑坡運(yùn)動(dòng)時(shí)的水分狀況,研究沙地的水土保持等方面有著廣泛的應(yīng)用,目前國(guó)內(nèi)已有很多成功的應(yīng)用,包括農(nóng)科院草原研究所,公路科學(xué)研究院,中國(guó)地質(zhì)大學(xué),中科院寒旱所,中科院生地所,*牧區(qū)水科所等研究機(jī)構(gòu)。

二、 原理:
TRIME基于TDR(Time domain Reflectometry with Inligent MicroElements)時(shí)域反射技術(shù)。用以直接測(cè)量土壤或其他介質(zhì)的介電常數(shù),介電常數(shù)又與土壤水分含量的多少有密切關(guān)系,土壤含水量即可通過(guò)模擬電壓輸出被讀數(shù)系統(tǒng)計(jì)算并顯示出來(lái)。
測(cè)量時(shí),金屬波導(dǎo)體被用來(lái)傳輸TDR信號(hào),TRIME工作時(shí)產(chǎn)生一個(gè)1GHz的高頻電磁波,電磁波沿著波導(dǎo)體傳輸,并在探頭周?chē)a(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng)。信號(hào)傳輸?shù)讲▽?dǎo)體的末端后又反射回發(fā)射源。傳輸時(shí)間在10ps-2ns間。IMKO發(fā)明了這種測(cè)量技術(shù),使得儀器可以檢測(cè)到小至3ps的時(shí)間信號(hào)。建立了時(shí)間采樣的方法。從而使得土壤水分的測(cè)量變得更為準(zhǔn)確和方便。

時(shí)域反射法(TDR)
IMKO發(fā)明了TDR時(shí)域反射技術(shù)(Time domain Reflectometry with Inligent MicroElements)這種測(cè)量技術(shù)。該系統(tǒng)中采用的 IGHz TDR 技術(shù),確保Trime-PICO 土壤水分傳感器在測(cè)量土壤水分的過(guò)程中,不受土壤溫度、電導(dǎo)率的影響。測(cè)量的土體電導(dǎo)率可直接換算成土壤鹽分,這是電容式或頻域FD 水分傳感器技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

不同條件下介電常數(shù)(DC)的精確測(cè)量
只有真實(shí)的DC測(cè)量,才能夠提供材料中水分含量的信息。電導(dǎo)率由虛部和實(shí)部?jī)刹糠纸M成,電介質(zhì)測(cè)量方法和傳感器,根據(jù)測(cè)量方法的不同,不能忽略DC的這兩部分。他們測(cè)量的是實(shí)部和虛部?jī)刹糠种?(藍(lán) + 紅 = 紫色圖片)。在實(shí)際應(yīng)用中,可以導(dǎo)致水分測(cè)量的錯(cuò)誤。下圖描述的是基本物理?xiàng)l件下,不同的頻譜范圍的的測(cè)量技術(shù):
實(shí)部 (藍(lán)色曲線) 代表含水量的參照值。虛部 (紅色曲線) 代表了電介質(zhì)損耗的參照值,例如由于電導(dǎo)率、溫度等引起的。虛部并非一個(gè)常數(shù),隨外部環(huán)境的變化處于動(dòng)態(tài)變化中,例如溫度的變化。因此它是水分測(cè)量中,電介質(zhì)常數(shù)確定的影響因子。實(shí)部占DC的比例隨測(cè)量方法選擇的頻譜而不同。因此,不同的測(cè)量原理的頻譜成為影響測(cè)量的關(guān)鍵。TRIME-TDR雷達(dá)方法的頻譜在理想的500MHz ~ 1GHz



實(shí)部 (藍(lán)色曲線) 在大處并且處于這個(gè)頻譜內(nèi)。干擾的虛部 (紅色曲線) 在它的小處。這意味著,實(shí)部的水分含量在確定點(diǎn),而虛部的干擾在可以忽略的極小值處。在所有的測(cè)量方法中,TRIME-TDR 技術(shù)提供了一個(gè)理想的物理前提,可以精確的測(cè)量含水量,并且在溫度達(dá)到150°C時(shí),仍然可靠有效。
測(cè)量介電常數(shù)虛部參數(shù)是非常粗略的,因?yàn)樗鼉H僅是一些干擾值的概括總結(jié)。因?yàn)?,所有的干擾值,都是在測(cè)量土壤溫度,土壤電導(dǎo)率,一般土壤粘粒含量,分散以及電子溫度漂移過(guò)程中發(fā)生的簡(jiǎn)單事實(shí)。
電容式性水分探針的生產(chǎn)廠家,局限于很低的頻率段,有著嚴(yán)重的問(wèn)題。所以,他們測(cè)量干擾值,并且試圖計(jì)算出其補(bǔ)償值,以便得到更好的水分值。但是,無(wú)論他們?nèi)绾握f(shuō)他們能夠測(cè)量這些變值,但是不可否認(rèn)的是,他們同時(shí)也必須承認(rèn)這些值是會(huì)受到影響的。
Trime Pico探針,是的TDR技術(shù),它的頻段幾乎不受虛部的影響,這也是TDR技術(shù)的一大主要優(yōu)勢(shì)。

三、 組成:
土壤水分傳感器(TRIME-PICO):用于測(cè)量土壤表層含水量
探針:TRIME- PICO的探針,以做備用
數(shù)據(jù)采集器:GlobeLog-Logger,可接多達(dá)48個(gè)傳感器
GSM/GPRS調(diào)置解調(diào)器:用于GSM/GPRS方式遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸
采集軟件:采集數(shù)據(jù),系統(tǒng)設(shè)置等
機(jī)箱支架及附件:用于安裝數(shù)據(jù)采集器等
保護(hù)裝置:專門(mén)設(shè)計(jì)的防雷等保護(hù)裝置
四、 基本技術(shù)指標(biāo):
GolbeLog-Logger數(shù)據(jù)采集器:
1. 大可連接48個(gè)傳感器
2. 2MB內(nèi)存,可存儲(chǔ)500000個(gè)數(shù)據(jù)
3. 支持GSM/GPRS/Internet遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸
4. 可選CDMA或衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸
5. 防水等級(jí)IP67,適合野外工作
6. 采集間隔設(shè)置1分鐘至1天
7. 數(shù)據(jù)格式ASCII,可導(dǎo)入MS-EXCEL
8. 可用太陽(yáng)能或電源多種供電模式
9. 操作溫度-30°C 至 +70°C
10. 接口RS232/V24
11. 設(shè)置使用簡(jiǎn)單
12. 低能耗設(shè)計(jì)
TRIME-pico64/32表層土壤水分和溫度傳感器技術(shù)指標(biāo)













TRIME-PICO64TRIME-PICO32
測(cè)量范圍0-*體積含水量
電導(dǎo)率范圍0-6dS/m6-12dS/m12-50dS/m
0-40%測(cè)量精度±1%±2%需要材料特殊標(biāo)定
40-70%測(cè)量精度±2%±3%
測(cè)量重復(fù)精度±0.2%±0.3%
土壤溫度測(cè)量范圍-15℃~+50℃(可定制其他溫度量程)
土壤溫度測(cè)量精度±0.2℃
溫度漂移±0.3%
模擬輸出接口2個(gè)0~1V(4-20mA可選)
IMP232輸出通道1:0~*體積含水量
通道2:-40~+70℃土壤溫度
工作溫度-15℃~+50℃(可定制其他溫度范圍)
數(shù)據(jù)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)用于大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)土壤類型,可存儲(chǔ)多15個(gè)用戶自定義校正曲線
電纜長(zhǎng)度標(biāo)配1.5m(其他長(zhǎng)度可定制)
防水等級(jí)IP68
供電7-24V DC
耗電待機(jī)1mA(只能用于B模式),空閑8mA,測(cè)量時(shí)100mA(持續(xù)2~3秒),用12V DC時(shí)
探頭主體尺寸155mm x Ф63mm155mm x Ф32mm
測(cè)量體積1.25L(160mm x Ф100mm)0.25L(110mm x Ф50mm)
探針長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)160mm(暫不提供其他尺寸)標(biāo)準(zhǔn)110mm(暫不提供其他尺寸)
探針直徑6.0mm3.5mm
TRIME-T3P剖面土壤水分傳感器技術(shù)指標(biāo)

TRIME-T3P
測(cè)量范圍0-*體積含水量
測(cè)量精度±2%
重復(fù)精度±2%
電導(dǎo)率測(cè)量范圍0-20dS/m
測(cè)量體積1000mL
工作溫度-15℃~+50℃(可定制其他溫度范圍)
防水等級(jí)IP67
供電7-24V DC
耗電測(cè)量時(shí)100mA(持續(xù)2~3秒),用12V DC時(shí)
尺寸200xФ40mm
探管1米-3米可選
外形32mm一節(jié),長(zhǎng)2米,可用戶自定義長(zhǎng)度
接口IMP-BUS總線,RS485
纜線1.5米至5米可選


系統(tǒng)示意圖

產(chǎn)地:德國(guó)

應(yīng)用快訊:《TRIME-PICO探頭在土壤電導(dǎo)率與鹽分含量換算中的應(yīng)用》—可靠、實(shí)用的土壤電導(dǎo)率和鹽分含量測(cè)量?jī)x器,/22/23請(qǐng)來(lái)電垂詢。

應(yīng)用案例
時(shí)域反射儀(TDR) 作為目前較為*的土壤水分監(jiān)測(cè)儀器,具有便利、快捷、準(zhǔn)確的特性,并能連續(xù)、自動(dòng)的定位監(jiān)測(cè)土壤水分動(dòng)態(tài)變化,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外水分研究中。
河南省水文水資源局,2010年承擔(dān)河南省防汛抗旱水文信息的采集傳輸處理,發(fā)布水情預(yù)報(bào)和地下水動(dòng)態(tài)信息。利用TRIME-PICO 64便攜式土壤水分測(cè)量系統(tǒng),分配到各個(gè)監(jiān)測(cè)站,負(fù)責(zé)河南省的水資源調(diào)查評(píng)價(jià)以及水量、水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作,于指導(dǎo)抗旱工作。
成都泥石流觀測(cè)研究站2009年利用TRIME-TDR土壤水分儀等,赴汶川縣映秀鎮(zhèn)監(jiān)測(cè)土壤水分和氣象等數(shù)據(jù),以服務(wù)于地震災(zāi)區(qū)泥石流的研究和預(yù)警,配合災(zāi)后重建工作。
清華大學(xué)利用TRIM E-T3和WM 21 型負(fù)壓計(jì)監(jiān)測(cè)強(qiáng)烈灌溉條件下整個(gè)作物生*西芹大棚土壤水分、土壤負(fù)壓(基質(zhì)勢(shì)) 的動(dòng)態(tài)變化。
*蘭州冰川凍土研究所、青藏高原綜合觀測(cè)研究站等利用該系列儀器進(jìn)行水分研究;
*寒旱所布設(shè)于黑河流域與天山1 號(hào)冰川附近的TRIME-TDR 傳感器有20 多套, 與其它傳感器同步收集水、熱、溫、濕、輻射、風(fēng)等環(huán)境要素, 在黑河流域生態(tài)過(guò)程和水文過(guò)程研究中發(fā)揮著重要的作用。
因其系列產(chǎn)品便捷、精確、電路簡(jiǎn)單、能耗少、適合野外測(cè)量的特性,使其成為土壤水分*定點(diǎn)觀測(cè)的儀器。


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