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农业信息感知- Thermo-TDR/FDR传感器

已有 801 次阅读 2019-12-28 20:54 |系统分类:科研笔记

    T-TDR (Thermo-Time Domain Reflectometry)或者T-FDR传感器是一种能同时、同点测定土壤含水量、电导率、容积热容量、热扩散系数以及蒸发量等特性参数的新型传感器,也是监测土壤水热动态过程空间和时间变异性的先进手段之一。合理优化传感器的结构对于提高T-TDR传感器的精确性和稳定性具有重要意义。在T-TDR传感器结构研究中,人们一直沿用不同结构传感器实体进行实验对比的方法。G.J. Kluitenberg、J.M. Ham(1993、1994、2004)等指出探针偏向、间距、直径、长度等物理参数是影响T-TDR技术准确性的主要因素。Ren(2004)分析了利用T-TDR技术测定土壤水热动态和物理参数的原理以及其应用,得出根据T-TDR测定的含水量和容积热容量计算的土壤容重、通气孔度和饱和度与实测值存在较好相关性,通过优化探头设计,可进一步提高T-TDR传感器的准确性。

    美国Heitman et al.(2008)根据土热平衡理论提出了一种基于T-TDR的蒸散测量方法[17,18],认为可以利用该技术与方法自动测量土壤含水量及蒸散量。Heitman认真分析了Ren(1999)[19]提出的T-TDR测量原理,提出通过土壤热平衡原理,在T-TDR计算显热H和潜热L的基础上,根据image.png进行土壤蒸发的计算(image.png土壤显热变化值),Heitman将T-TDR法测量土壤蒸发值与微型蒸渗仪和BREB(Bowen ratio energy balance)法进行了数据对比,新方法显示出较高的测量精度。X.Xiao(2011)根据T-TDR理论在美国IOWA State的Ames测定了田间植物覆盖和裸地土壤蒸发量,与BREB(Bowen ratio energy balance)法进行比对后,认为两者的测量结果也基本一致,指出该方法具有精度高,自动化程度好,成本低,应用灵活,受外界因素影响小的特点[20]。中国农大任图生(1999)提出了T-TDR在同一测量点同时进行土壤含水量、电导、热导率、热容、热扩散率等参数的自动化采集方法[19];Ren(2003)采用T-TDR进来了3种土壤的含水量测量并将其与烘干法土壤含水量测量方法进行了比对,数据显示出较高的精度[22]。综上所述,将T-TDR进行土壤蒸发和土壤含水量测量有很好的应用前景,这对于目前土壤水分运移和土壤热特性研究具有重要意义。由于此项技术刚处于起步阶段,其研究的潜力较大,应用前景广阔。



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