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土壤水势监测系统

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北京华益瑞科技有限公司
2022-07-04 15:37:18
北京市
132

【简单介绍】

土壤水势（soil water potential）指相对于纯水自由水面，土壤水所具有的势能。是势能的一种形式。土壤水与自然界中其他物质一样，具有各种形式的能量，因流动速度甚小，忽略其动能，集中研究土壤水的势能。当水分进入土壤孔隙中，受到吸附力、毛管力、重力和...

【详细说明】

1:系统介绍：

土壤水势（soil water potential）指相对于纯水自由水面，土壤水所具有的势能。是势能的一种形式。土壤水与自然界中其他物质一样，具有各种形式的能量，因流动速度甚小，忽略其动能，集中研究土壤水的势能。当水分进入土壤孔隙中，受到吸附力、毛管力、重力和溶质离子的引力等作用，分别产生基模势（包括吸附势、毛管势）、重力势、溶质势和压力势等。这些能量的总和称“总土壤水势"。每一项称“分势"。根据国际土壤学会土壤物理学术委员会（1963年）定义：在标准大气压下，从自由水面把无限少量的单位数量纯水等温、可逆地移动到土壤中某一吸水点，使之成为土壤水所做的功。其大小可清楚表明土壤水对作物的有效程度、土壤水运动的方向和速度。是研究土壤水分运动和土一植一气连续系统基本的概念。

土壤水势是“土壤水分势能值"的简称，亦称“总土壤水势"。土壤水由于受到各种力（如吸附力、弯月面力和重力等）的作用，其势能值一般足降低的。土壤水势就是土壤水与纯自由水势能的差值。压力单位为帕（Pa）。土壤水势反映了土壤水分的能量状态、运动的方向，以及对植物有效性的大小。

土壤水势（water potential）是在等温条件下从土壤中提取单位水分所需要的能量，单位是巴（bar, 1 bar=100 kPa）土壤水分饱和，水势为零；含水量低于饱和状态，水势为负值，土壤越干旱，负值越大。一般植物的生存范围是0到-15pa（-1500 kPa）。

2：土壤水势监测系统组成：

数据采集单元:CR300，CR800，CR1000X采集器

土壤水势传感器：PF-Meter，TensioMark

机箱太阳能供电支架等辅助设备。

数据采集器选配：

性能特征	CR200X系列	CR300系列	CR800/CR850	CR1000X	CR3000	CR6	CR9000X系列
*大扫描速率	1 Hz	10 Hz	100 Hz	100 Hz	100 Hz	1000Hz	100,000 Hz
模拟输入	5个单端（无差分）	6个单端或3对差分	6个单端或3对差分	16 个单端或8对差分	28个单端或14对差分	12个单端或6个差分	每个CR9050/CR9051E/CR9055(E): 28个单端或14对差分
脉冲计数器	2个	2个	2个	2个	4个	16个	每个CR9071含12个
开关激发通道	2个电压激发	2个电压激发	2个电压激发	大16个电压激发大16个电流激发	4个电压激发 3个电流激发	大12个电压激发大12个电流激发	每个CR9060含10个电压激发
数字控制端口	2个I/O	2个I/O 或1个RS-232 接口	4个I/O 或2个RS-232 接口	*大16个I/O，2 个RS232,2个RS485，8个SDI-12，8个RX/TX pair RS 232	3个SDM、8个I/O 或4个RS-232	*大16个I/O，2 个RS232,2个RS485，8个SDI-12，8个RX/TX pair RS 232	每个CR9060含：1个SDM、8个I/O 或每个CR9071含16个I/O
连续模拟输出	0	0	0	0	2	0	每个CR9060含6个
通讯/数据存储端口	1个RS-232	1个USB,1个CSI/O, 1个10/100baseT（CR310）	1个CS I/O 1个RS-232	1个USB,1个CSI/O,1个MicroSD,1个10/100baseT	1个CS I/O 1个RS-232 1个并行外围设备	1个USB,1个CSI/O,1个MicroSD,1个10/100baseT	1个CS I/O 1个RS-232 1个10M/100M 以太网
输入电压范围	0≤V＜2.5Vdc	-0.1 to +2.5 Vdc	±5Vdc	±5Vdc	±5Vdc	±5Vdc	±5Vdc （CR9050或CR9051E） ±50Vdc ( CR9055(E）) ±60Vdc （CR9058E）
模拟电压精度	±（0.25%读数+1.2mV偏移量），-40℃～﹢50℃	±（0. 04%读数+偏移量），0℃～﹢40℃	±（0. 06%读数+1.2mV偏移量），0℃～﹢40℃	±（0.04% 测量值+偏移值）	±（0. 04%读数+偏移量），0℃～﹢40℃	±（0. 04%读数+偏移量），0℃～﹢40℃	±（0. 07%读数+4位A/D计数），-25℃～﹢50℃
模拟分辨率	*小0.6mV	*小0.23μV	*小0.33μV	*小0.02μV	*小0.33μV	*小0.05μV	*小1.6μV
模拟/数字转换位数	12	24	13	24	16	24	16
标准工作温度	-40~50℃	-40~70℃	-25~50℃	-40~70℃	-25~50℃	-40~70℃	-25~50℃
扩展工作温度	N/A	/	-55~85℃（CR800） -30~80℃（CR850）	-55~85℃	-40~85℃	-55~85℃	-40~70℃
内存（字节）	106K （操作系统） 512K (数据储存)	10M数据存储，2M（操作系统） 5M (CPU、程序保存)	128MB闪存和4MB带内置供电的静态存储器	2M（操作系统） 4M (数据储存、CPU、程序保存)	2M（操作系统） 4M (数据储存、CPU、程序保存)	6M（操作系统） 6M (数据储存、CPU、程序保存)	128K （程序） 128M (数据储存)
供电(Vdc)	7~16	9.6~16	9.6~16	9.6~16	10~16	9.6~16	9.6~16
电流消耗（mA）	~0.2(睡眠模式，无电台) ~3(活动，无电台)	1.5(睡眠模式) 5(1 Hz采样速率，无RS-232通讯)	~0.6(睡眠模式) 1~16(无RS-232通讯) 17~28(有RS-232通讯)	<1 (睡眠模式) 55(20HZ扫描) 25(RS-232) 48（以太网）	2 (睡眠模式) 3 (1 Hz采样速率) 10 (100 Hz采样速率)	~0.8 (睡眠模式) 3 (1 Hz采样速率) 67 (20 Hz采样速率)	750~1000（处理) 750~4000 (模拟测量)
尺寸（厘米）	13.2×17.6×4.8	5.5×3.0×2.0	24.1×10.4×5.1	23.8×10.1×6.2	24.1×17.8×9.7	8×4×2.4	40.0×24.8×20.3（实验室版机箱） 45.7×34.3×22.9（野外版机箱）
重量	227g（CR200X、CR295X） 272g（CR206X、CR211X、 CR216X）	242g（CR300）；288g（CR310）	660g	860g	1.6Kg（无电池）	0.42 Kg（无电池）	~13.6 Kg (实验室版) ~18 Kg (野外版) ~12 Kg (CR9000XC)
SDI-12 支持	支持	支持	支持	支持	支持	支持	否
PakBus支持	支持（仅叶节点）	支持	支持	支持	支持	支持	否
Modbus 支持	支持	支持	支持	支持	支持	支持	否
DNP3支持	否	支持	支持	支持	支持	支持	否
数据存储方法	表格	表格	表格	表格	表格	表格	表格
编程语言	CRBasic	CRBasic	CRBasic	CRBasic	CRBasic	CRBasic	CRBasic
CE认证	CR200X、CR206X、 CR211X、CR216X	有	有	有	有	有	有
质保	3年	3年	3年	3年	3年	3年	3年
软件支持
Short Cut	支持	3.2或更高	支持	支持	支持	支持	否
PC200W	支持	4.4或更高	支持	支持	支持	支持	否
PC400	1.0或更高	4.4或更高	1.4或更高	1.2或更高	1.3或更高	4.3或更高	1.0或更高
LoggerNet	2.1或更高	4.4或更高	3.3或更高	3.0或更高	3.2或更高	4.3或更高	2.0或更高
RTDAQ	否	否	支持	支持	支持	支持	支持
PConnect	3.0或更高	4.4或更高	3.3或更高	3.1或更高	3.2或更高	4.3或更高	否
PConnect CE	2.0或更高	4.4或更高	2.2或更高	2.0或更高	3.2或更高	4.3或更高	否

PF-Meter土壤水势传感器

该水势传感器采用特殊设计的陶瓷平衡系统, 是基于摩尔热容原理,通过直接测量热容的变化，精度高,不需要标定。以数字信号传输pF值或hPa值，数字信号传输可以避免测量值的传输误差，所以电缆长度可以超过250米。与兼容的网络设备相连，可以组成一个由48个pF－Meter设备组成的dLOG网络，也可以通过GSM/GPRS传输数据，便于在世界任何一个角落访问。pF－Meter可以与个人电脑直接相连，在线使用。该传感器同时具备模拟信号输出，以方便用户使用。
适用范围：干旱地区、冻土、路基等其他特殊领域土壤水的研究。

技术参数：
大的测量范围 (pF 0-7 = 1-10,000,000 hPa / mBar)

优良的免维护免除像传统张力计需要注水的维护

快速响应高精度 pF ± 0.05 pF

同时测量土壤温度(精度,±0.2℃)

测量值不受土壤盐分的影响

防霜冻

输出信号:

数字信号SDI-12 总线(水文总线协议)

GP总线

模拟信号0-7 V = pF 0- pF 7

0-10V=10000mBar

注：模拟信号输出没有温度输出

供电电压：10V-16V

TensioMark土壤水势传感器

该设备采用特殊设计的陶瓷平衡系统, 基于摩尔热容原理,直接测量热容的变化，通过内部微控制器MCU进行转换得出精度的水势值,用户不需要标定。外形和注水张力计相似，但无需注水维护，测量值不受土壤盐分的影响。该技术测量基质势范围宽、安装简单快捷、免维护、精度高。可组成稳定可靠的土壤水势测定系统。精准地监测田地中水分运移情况，广泛应用于SPAC子系统、田间土壤水分特征曲线、水土侵蚀、土力学特性研究等领域土壤水的研究、作物需水控制等。

产品特点：

分体式结构，测量部位体积小，使用灵活

防霜冻

不受土壤盐分影响

技术参数：

供电：7-15 VDC

输出信号：SDI-12

水势测量范围：7pF - 0 pF (10,000,000 hPa - 0 hPa)

水势分辨率：0.01 pF

水势精度：± 0.35 pF

土壤温度测量范围：-40 °C to +80 °C

土壤温度分辨率：0.1 °C

功耗：休眠：1.5mA，5秒工作频率时：50mA

尺寸：23 mm x 15 mm x 125 mm

线缆长度：5米

3：参考文献：

青藏铁路路基下部土体水热过程变化的监测研究李明永，吴青柏，刘永智

土壤水势测定方法的选择及准确性研究刘思春,高亚军,王永一,马爱生

太行山区典型植被对土壤水势动态的影响研究王鹏,宋献方,侯士彬

土壤水势温度滞后效应的研究王国栋张一平张君常傅志东

二种土壤含水量与水势关系吴沿友胡林生谷睿智吴沿胜黎明鸿


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