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森林凋落物含水率監測站:傳(chuan) 感器是如何精準感知土壤墒情的
在森林生態係統中,土壤墒情對樹木生長、森林火災預防以及生態平衡維持起著至關(guan) 重要的作用。森林凋落物含水率監測站中的傳(chuan) 感器如同敏銳的“觸角",能夠精準感知土壤墒情,其工作原理主要基於(yu) 以下幾種技術。
時域反射法(TDR)傳(chuan) 感器:精準捕捉水分變化
時域反射法傳(chuan) 感器是監測土壤墒情的常用工具。它由一根或幾根平行金屬探針組成,這些探針被插入土壤中。傳(chuan) 感器會(hui) 向探針發射高頻電磁脈衝(chong) ,電磁脈衝(chong) 沿著探針在土壤中傳(chuan) 播。土壤中的水分含量會(hui) 影響電磁波的傳(chuan) 播速度和衰減程度。當土壤含水率較高時,土壤的介電常數增大,電磁波的傳(chuan) 播速度會(hui) 減慢,同時能量衰減也會(hui) 發生變化。傳(chuan) 感器通過精確測量電磁脈衝(chong) 從(cong) 發射到接收的時間差以及能量衰減情況,結合預先建立的土壤含水率與(yu) 這些參數之間的數學模型,就能準確計算出土壤的含水率。這種方法具有測量精度高、響應速度快、不受土壤鹽分等因素幹擾等優(you) 點,能夠實時、精準地反映土壤墒情的動態變化。

頻域反射法(FDR)傳(chuan) 感器:高效穩定監測
頻域反射法傳(chuan) 感器也是監測土壤墒情的重要手段。它同樣將電極插入土壤中,但工作原理與(yu) TDR有所不同。FDR傳(chuan) 感器會(hui) 向土壤中的電極施加一定頻率的交流電,測量電極之間的電容和電導。土壤中的水分是影響電容和電導的關(guan) 鍵因素,隨著土壤含水率的增加,土壤的電容增大,電導也會(hui) 發生變化。傳(chuan) 感器通過檢測這些電學參數的變化,並根據已知的土壤特性曲線,將其轉換為(wei) 土壤含水率。FDR傳(chuan) 感器具有測量範圍寬、穩定性好、成本較低等優(you) 點,能夠長期穩定地工作在森林環境中,為(wei) 土壤墒情監測提供可靠的數據。
張力計傳(chuan) 感器:間接反映土壤水分狀況
張力計傳(chuan) 感器則是從(cong) 土壤水分吸力的角度來感知土壤墒情。它主要由陶瓷探頭和壓力傳(chuan) 感器組成,陶瓷探頭具有良好的透水性,能夠與(yu) 土壤水分達到平衡。當土壤含水率發生變化時,土壤水吸力也會(hui) 隨之改變。陶瓷探頭內(nei) 的水分會(hui) 與(yu) 土壤水分進行交換,使得探頭內(nei) 的壓力與(yu) 土壤水吸力相等。壓力傳(chuan) 感器能夠精確測量陶瓷探頭內(nei) 的壓力變化,並將其轉換為(wei) 土壤水吸力的數值。通過土壤水吸力與(yu) 土壤含水率之間的關(guan) 係曲線,就可以間接得出土壤的含水率。張力計傳(chuan) 感器能夠反映土壤對水分的保持能力,對於(yu) 了解土壤的水分供應狀況具有重要意義(yi) 。
森林凋落物含水率監測站中的傳(chuan) 感器通過時域反射法、頻域反射法和張力計等多種技術,從(cong) 不同角度精準感知土壤墒情。這些傳(chuan) 感器相互補充,為(wei) 森林生態係統的管理和保護提供了科學依據,有助於(yu) 維護森林的健康和穩定。
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