Capacitieve bodemsensoren behoren tot de meest gebruikte technieken voor moderne bodemvochtmeting (meestal een vorm van frequentiedomeinreflectometrie (FDR)). Het kernprincipe is het indirect bepalen van het volumetrische vochtgehalte van de bodem door de diëlektrische constante te meten. Omdat de diëlektrische constante van water (ongeveer 80) veel hoger is dan die van andere componenten in de bodem (ongeveer 1 voor lucht en ongeveer 3-5 voor de bodemmatrix), hangt de algehele verandering in de diëlektrische constante van de bodem voornamelijk af van het vochtgehalte.
De belangrijkste kenmerken zijn de volgende:
I. Kernsterkten en -voordelen
1. Lage kosten en gemakkelijk te populariseren
Vergeleken met zeer nauwkeurige tijdsdomeinreflectometrie (TDR)-sensoren hebben capacitieve sensoren lagere elektronische componenten en productiekosten, waardoor ze breed toepasbaar zijn in scenario's die grootschalige implementatie vereisen, zoals slimme landbouw en tuinirrigatie.
2. Extreem laag energieverbruik
Capacitieve meetcircuits hebben een zeer laag stroomverbruik en zijn uitermate geschikt voor langdurige veldmonitoring en Internet of Things-toepassingen, die worden gevoed door batterijen en zonnepanelen. Ze kunnen maanden of zelfs jaren continu functioneren.
3. Het kan gedurende lange tijd continu worden gemonitord.
In tegenstelling tot de droogmethode, die handmatige bediening vereist, kunnen capacitieve sensoren in de grond worden begraven om onbeheerd, continu en automatisch gegevens te verzamelen en zo het dynamische veranderingsproces van bodemvocht vast te leggen, zoals de invloed van irrigatie, regenval en verdamping.
4. Compact formaat en eenvoudig te installeren
Sensoren worden meestal uitgevoerd als sondes. Boor simpelweg een gat op de meetlocatie en steek de sonde verticaal in de grond, waardoor de bodemstructuur minimaal wordt beschadigd.
5. Goede stabiliteit en geen radioactiviteit
In tegenstelling tot neutronenmeters maken capacitieve sensoren geen gebruik van radioactieve bronnen, zijn ze veilig in gebruik en vereisen ze geen speciale vergunning of bescherming.
6. Integreerbaar en intelligent
Het is zeer eenvoudig te integreren met dataverzamelaars en draadloze transmissiemodules (zoals 4G/LoRa/NB-IoT) om een compleet netwerk voor bodemvochtigheidsmonitoring te vormen. Gebruikers kunnen de gegevens op afstand in realtime bekijken via mobiele telefoons of computers.
II. Beperkingen en uitdagingen
De meetnauwkeurigheid wordt beïnvloed door meerdere factoren.
Invloed van de bodemstructuur: De kalibratiecurves voor klei-, leem- en zandgrond zijn verschillend. Sensoren worden doorgaans in de fabriek gekalibreerd met standaardzand en -grond. Direct gebruik in bodems met een andere structuur zal fouten veroorzaken.
Invloed van de elektrische geleidbaarheid van de bodem (zoutgehalte): Dit is een van de belangrijkste foutbronnen voor capacitieve sensoren. Zoutionen in de bodem kunnen interfereren met elektromagnetische velden, waardoor de gemeten waarden hoger uitvallen. In verzoute bodem zal de meetnauwkeurigheid aanzienlijk afnemen.
Bodemverdichting en porositeit hebben invloed: of de meetsonde dicht bij de bodem staat en of er grote poriën of stenen in de bodem aanwezig zijn, beïnvloedt de nauwkeurigheid van de meetresultaten.
Temperatuurinvloed: De diëlektrische constante verandert met de temperatuur. Hoogwaardige sensoren hebben ingebouwde temperatuursensoren ter compensatie, maar het compensatie-effect is beperkt.
2. Kalibratie op locatie is vereist.
Om zeer nauwkeurige meetresultaten te verkrijgen, met name bij specifieke grondsoorten, is kalibratie ter plaatse meestal noodzakelijk. Dit houdt in dat grondmonsters worden genomen, het werkelijke vochtgehalte wordt gemeten met de standaard droogmethode en vervolgens vergeleken met de sensorwaarden om een lokale kalibratievergelijking op te stellen. Deze stap is cruciaal voor de nauwkeurigheid van de gegevens, maar verhoogt tegelijkertijd de gebruikskosten en de technische drempel.
3. Het meetbereik is relatief lokaal.
Het meetbereik van de sensor is beperkt tot het eindige volume grond rondom de sonde (oftewel het "gevoelige gebied" van de sensor). Dit gebied is meestal erg klein (een paar kubieke centimeter), waardoor het meetresultaat de informatie van een "punt" weergeeft. Om de bodemvochtigheid van het hele veld te begrijpen, moeten meerdere punten worden uitgezet.
4. Stabiliteit en drift op lange termijn
Als de meetsonde lange tijd in de grond begraven ligt, kan het metaal verouderen door elektrolytische corrosie of chemische inwerking, waardoor de meetwaarden kunnen afwijken. Regelmatige inspectie en herkalibratie zijn daarom noodzakelijk.
III. Toepasselijke scenario's en selectiesuggesties
Zeer geschikte scenario's
Slimme landbouw en precisiebewatering: monitoring van de bodemvochtigheid, bepaling van het juiste moment en de juiste hoeveelheid water voor irrigatie, waterbesparing en verhoogde productie.
Landschapsvergroening en onderhoud van golfbanen: Kernsensoren van geautomatiseerde irrigatiesystemen.
Wetenschappelijk onderzoek: Onderzoek op gebieden zoals ecologie, hydrologie en meteorologie dat langdurige en continue monitoring van de bodemvochtigheid vereist.
Vroegtijdige waarschuwing voor geologische rampen: Monitor de bodemvochtigheid op hellingen en langs wegen om te waarschuwen voor het risico op aardverschuivingen.
Situaties die voorzichtig gebruik vereisen:
In gebieden met een zeer zout en alkalisch bodemgehalte: Tenzij speciaal ontworpen en gekalibreerde modellen worden gebruikt, is de betrouwbaarheid van de gegevens laag.
In metrologische certificeringsscenario's met extreem hoge eisen aan absolute nauwkeurigheid: in dat geval kan het nodig zijn om duurdere TDR-sensoren te overwegen of direct de droogmethode te gebruiken.
Simpel gezegd zijn capacitieve bodemsensoren een kosteneffectieve optie. Hoewel ze op laboratoriumniveau misschien geen absolute precisiewaarden leveren, kunnen ze wel de relatieve veranderingstrend en het patroon van bodemvochtigheid van droog naar nat goed weergeven. Voor de overgrote meerderheid van productie- en beheersbeslissingen is dit al van grote waarde. Het correct begrijpen van de eigenschappen en een goede kalibratie zijn essentieel voor een succesvol gebruik.
Voor meer informatie over bodemsensoren kunt u contact opnemen met Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Bedrijfswebsite:www.hondetechco.com
Geplaatst op: 1 december 2025