přednáška

udění
2. Měření vlhkosti: sací tlaková výška
tenzometrem, přepočet na vlhkost
použitím retenční čáry
Výhody:
• relativně nízká cena vybavení
• snadná automatizace
• poměrně dobrá rychlost reakce (1-3h)
Nevýhody:
• vliv hystereze
• nutnost zjištění retenční čáry (pro místo měření)
• omezený rozsah (do cca 800 cm tlakové výšky)
tlakové čidlo
napojené na
datalogger
ruční odečet
Kapacitní metody – Frekvenční
doménová reflektometrie
Levnější alternativa – reflektometrem je data logger, kde se
měří frekvence prostředí po úpravě v čidlu na základě
vysílaného blokového pulzu (v čidle redukce z MHz na
kHz), vzhledově blízké metodě TDR
Jednoduchá sonda
CS616-L
+
Výkonná záznamová
jednotka (data logger)
Přejímá část zpracování
signálu – měření kHz
Kapacitní metody (také FDR)
Výhody kapacitních metod:
• Dobrá citlivost 1-3%
• Relativně nízká cena
• Snadno automatizovatelné
měření
Nevýhody kapacitních metod:
• Nutnost kalibrace pro
konktrétní půdu – bez
kalibrace značně nepřesné
• Závislost výsledku měření na
teplotě
• Potřeba kalibrace v půdách s
vysokým obsahem jílů a
organické hmoty
Reflektometrie v časové doméně
(Time Domain Reflectometry) TDR
Vybavení:
•Přístroj (reflektometr)
kombinující generátor pulsů a
osciloskop. Přístroj původně
vyvinutý pro zjištění polohy
poruchy kabelů
• Sondy (dvouvodičové,
třívodičové) obvykle min 15 – 30
cm dlouhé
Princip: měříse rychlost postupu elektromagnetického
pulsu (MHz, GHz) podél vodiče uloženého v půdě. Rychlost
postupu je zjištěna z průběhu signálu odraženého koncem
vodiče. Z rychlosti postupu je vyhodnocena dielektrická
konstanta a následně vlhkost.
Reflektometr
(Tektronix 1502C)
Sonda
Reflektometrie v časové doméně
(Time Domain Reflectometry) TDR
Tvar odraženého TDR signálu
t
Reflektometrie v časové doméně
(Time Domain Reflectometry) TDR
Dielektrická konstanta
kde:
c ... je rychlost světla
(3.10
8
m/s)
t ... čas postupu pulsu
L ... délka sondy v
půdě
2
2
.
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
L
tc
ε
Dielektrická konstanta pro:
vzduch = 1
minerály = 3 – 5
vodu = 80
(Semi)empirický vztah
mezi vlhkostí a ε
(Sumner, 1998):
( )
2
8
2
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−−
=
θε
ε
Reflektometrie v časové doméně
(Time Domain Reflectometry) TDR
V současnosti používané
přístroje:
Trase
firma: Soil
Moisture
Tektronix 1502C
firma: Tektronix
TDR100 firma: Campbell Sci.
Další např. na
http://www.specmeters.com/Soil_Moisture/TDR_
300_Soil_Moisture_Probe.html
Reflektometrie v časové doméně
(Time Domain Reflectometry) TDR
Použití TDR v terénu – ruční měření
Sondy
Automatizovaná sestava pro měření
půdní vlhkosti metodou TDR
CR3000-
datalooger
TDR100-osciloskop
SDMX50SP-
multiplexor
sondy TDR
Loggernet sw
Reflektometrie v časové doméně
(Time Domain Reflectometry) TDR
Výhody TDR:
• Vysoká přesnost 1 –
2%
• Pro některé půdy není
třeba kalibrovat
• Snadno opakovatelné
a automatizovatelné
měření
Nevýhody TDR:
• Vysoká cena
vybavení – velmi
přesná elektronika
• Omezená
použitelnost v
půdách s vysokou
koncentrací solí
• Potřeba kalibrace v
půdách s vysokým
obsahem jílů a
organické hmoty
Použitá literatura
Kutílek, M., Kuráž, V., Císlerová, M. Hydropedologie, skriptum ČVUT 1994
Císlerová, M. Inženýrská hydropedologie, skriptum ČVUT 2001
Císlerová M., Vogel T. Transportní procesy, skriptum ČVUT
http://www.sowacs.com/sensors/ web věnovaný sensorůmvlhkosti
M. E Sumner, Handbook of Soil Science 1998
http://edis.ifas.ufl.edu/AE266 Field devices for monitoring soil water content. University of Florida
• http://www.campbellsci.com/index.cfm
• http://www.campbellsci.com/soil-science
• http://www.ums-muc.de/service_navigation/home.html?L=1
• http://www.meteoservis.cz/
• http://www.fiedler-magr.cz/
• http://www.gfinstruments.cz/index.php?id=ares
• http://www.ground-radar.com/sir_3000.htm
• http://www.chmi.cz/meteo/ov/aladin/results/index.php?run=run2007051212&rr=on
• http://wxmaps.org/pix/euro.vv.html
Přednášky kurzu Hydropedologie vznikly v autorském kolektivu:
Ing. Martin Šanda, PhD a Ing. Michal Sněhota, PhD
Kat. hydromeliorací a krajinného inženýrství, F. stavební ČVUT