De nouvelles possibilités de mesure in situ du profil du sol

par Dirk Baker | Mis à jour le : 04/17/2019 | Commentaires : 0

Mots clés :

TDR Teneur en eau du sol

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SoilVUE 10, Capteur de profil d'humidité du sol le plus performant

Les progrès de la technologie et de la conception mécanique offrent d'énormes améliorations pour ceux d'entre vous qui ont besoin de mesures du sol à de multiples profondeurs, en particulier les chercheurs en environnement et tous ceux qui travaillent avec des réseaux de surveillance environnementale. Dans cet article, nous examinerons de plus près les problèmes de mesure auxquels vous pouvez être confrontés et comment la conception du nouveau capteur de profil d'humidité du sol TDR SoilVUE™10 et sa technologie innovante permettent de relever ces défis.

Défis méthodologiques actuels

La méthode traditionnelle de creuser une fosse pour installer plusieurs capteurs à différentes profondeurs est encore largement considérée comme le meilleur moyen d'obtenir des mesures précises. Cette méthode présente cependant d'importants inconvénients :

  • C'est un travail intensif.
  • Il se peut que vous ayez besoin d'utiliser de l'équipement lourd.
  • Il cause une perturbation majeure du sol.

Les capteurs de profilage du sol qui intègrent plusieurs profondeurs de mesure dans une seule sonde intégrée réduisent considérablement le travail et l'impact de l'installation. Cependant, ils ont généralement des inconvénients majeurs comme :

  • Il se peut qu'il n'y ait pas un bon contact entre le capteur et le sol, et ces espaces d'air introduiront des erreurs dans les données.
  • L'eau a tendance à s'écouler le long des côtés lisses du capteur plus profondément et plus rapidement dans le profil du sol qu'elle ne le ferait normalement (débit préférentiel), ce qui peut biaiser les mesures.

Relever les défis

Le SoilVUE™10 réunit une combinaison inédite de conception mécanique, d'électronique et de méthode de mesure pour fournir un pas en avant majeur dans la résolution des principaux défis auxquels vous pouvez être confrontés lors de l'acquisition de profils verticaux de mesure de sol.

Conception mécanique

Les trois principaux défis de mesure de la perturbation du sol, du contact avec le sol et de l'écoulement préférentiel sont abordés de façon unique dans la conception mécanique du SoilVUE™10. Tout comme lorsque vous installez d'autres capteurs de profilage, vous n'avez qu'à creuser un petit trou avec le SoilVUE™10, ce qui minimise la perturbation du sol. La différence entre ces capteurs de profilage est que le SoilVUE™10 a une conception filetée unique. Lorsque vous installez le SoilVUE™10, ses filets sont poussés dans les côtés du trou taraudé, ce qui présente deux avantages :

  • Les tiges de mesure sont encastrées dans les filets, ce qui maximise le contact avec le sol.
  • Le débit préférentiel est ralenti ou éliminé.

Électronique et méthode de mesure

Note : Pour obtenir des renseignements de base sur le fonctionnement des capteurs de teneur en eau du sol, reportez-vous à la section “ l'article du blog : Comment choisir le capteur de teneur en eau du sol le plus adapté à votre application ? us.

Depuis des décennies, la réflectométrie dans le domaine temporel (TDR) est l'une des principales méthodes de mesure de la teneur en eau du sol. Pour l'expliquer simplement, des impulsions électromagnétiques sont envoyées le long de tiges (ou de guides d'ondes). Ces impulsions sont réfléchies en divers points le long des guides d'ondes, le plus fortement à la transition entre le câble et les guides d'ondes et à l'extrémité des guides d'ondes. Le temps de parcours des impulsions est ensuite enregistré.

Les mesures du temps de parcours des impulsions sont affectées par la permittivité. La permittivité est la capacité de stocker l'énergie électrique dans un champ électrique. La permittivité du matériau entourant les guides d'ondes a une forte influence sur ce temps de parcours. Par conséquent, les matériaux ayant une permittivité plus élevée ont une influence plus forte sur le temps de parcours des impulsions.

La permittivité de l'eau est d'environ 80 (selon la température), alors que la permittivité du reste du sol est généralement à un chiffre. Par conséquent, les changements dans la teneur en eau du sol ont le plus grand impact sur la mesure du temps de parcours des impulsions. A partir de ces impulsions, des formes d'onde sont construites et analysées, comme indiqué ci-dessous :

waveforms based on pulse travel times

Le rapport entre le temps de propagation de l'impulsion (exprimé en longueur) et ce qu'il serait si les guides d'ondes étaient entourés d'air est directement lié à la permittivité :

apparent permittivity formula

Ka est la permittivité apparente, L est la longueur réelle des guides d'ondes, et La est la longueur apparente des guides d'ondes estimée par le temps de propagation des impulsions.

Conseil : Il existe une variété de modèles publiés qui calculent la teneur en eau à partir de ce rapport ou de cette permittivité.

Historiquement, l'authentique TDR nécessitait un système complexe et coûteux qui permettait de définir la plupart, sinon la totalité, des paramètres. Les paramètres clés comprennent le nombre de points, l'algorithme utilisé pour trouver les points de départ et d'arrivée, et toute la technique de lissage pour réduire le bruit ou la variation du signal. Si vous avez besoin de ce type de flexibilité, notre réflectomètre à domaine temporel TDR200 réflectomètre à domaine temporel TDR200 offre cette option.

Les paramètres du SoilVUE™10 sont tous optimisés en usine lors de l'étalonnage pour fournir une analyse propre et cohérente et une mesure précise du temps de parcours réel de l'impulsion.

Conclusion

Le capteur de profil d'humidité du sol TDR SoilVUE™10 avec la technologie TrueWave™TDR offre une conception mécanique, une électronique et une méthode de mesure innovantes qui répondent aux principaux défis, auxquels vous pouvez être confrontés, lorsque vous effectuez plusieurs mesures de profil d'humidité du sol. Pour en savoir plus, visitez la page du produit SoilVUE™10 ou regardez la vidéo ci-dessous.



Si vous avez des questions ou des commentaires, postez-les ci-dessous.


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A propos de l'auteur

dirk baker Dr. Dirk V. Baker is an Application Research Scientist in the Environmental Group at Campbell Scientific, Inc. Areas of interest include ecology, agriculture, and meteorology—among others. He has a bachelor's degree in wildlife biology and a doctorate in weed science, both from Colorado State University. Dirk’s graduate and postdoctoral research centered around measuring and modeling wind-driven plant dispersal.

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