CS655 Sonde réflectométrique de teneur en eau du sol (12 cm)

Aperçu

Le CS655 est un capteur multiparamètre intelligent, utilisant des techniques innovantes pour mesurer la teneur en eau volumétrique, la conductivité électrique et la température du sol. Il envoie un signal SDI-12 que beaucoup de nos centrales de mesure peuvent recevoir. Cette sonde a des tiges plus courtes (12 cm) que la sonde CS650, pour des sols plus difficiles à instrumenter.

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Avantages et caractéristiques

  • Large volume de mesure pour réduire les erreurs
  • Mesures corrigées pour les effets de la texture du sol et de la conductivité électrique
  • Estimations de la teneur en eau du sol pour une large gamme de sols
  • Capteur polyvalent-mesure de la permittivité diélectrique, la conductivité électrique (EC) et de la température du sol

Images

Description technique

La sonde CS655 est constituée de deux tiges en acier inoxydable de 12 cm de long, connectées à un circuit imprimé. Le circuit imprimé est encapsulé dans de l'époxy et un câble blindé câblé à ce circuit, permet de connecter la sonde à une centrale de mesure.

La sonde CS655 mesure le temps de propagation, l’atténuation du signal et la température. La permittivité diélectrique, la teneur en eau volumétrique et la conductivité diélectrique sont ensuite déterminées à partir de ces valeurs brutes.

La mesure de l’atténuation du signal permet de corriger le temps pour lequel la réflexion de l’onde est détectée. Cette correction permet d’améliorer la mesure du temps de propagation. Par conséquent, il est possible de mesurer des teneurs en eau précises sans étalonnage préalable de la sonde dans des sols dont la conductivité ≤8 dS m-1. La conductivité électrique est également calculée par la mesure de l’atténuation du signal.

Une thermistance, en contact thermique avec une tige de la sonde placée, près de la surface de l'époxy, mesure la température. L'installation horizontale du capteur permet une mesure de température du sol et de la teneur en eau volumétrique précise pour la profondeur considérée. La mesure de température dans d'autres orientations sera celle de la région près de l'entrée de la tige située à proximité du boîtier en époxy.

Les abréviations suivantes sont utilisées dans le texte :
CE = Conductivité électrique
VWC = Teneur en eau volumique.
in. = pouce
ft = pied

Spécifications

Mesures réalisées Conductivité électrique du sol (EC), permittivité diélectrique relative, teneur en eau volumétrique (VWC) et température du sol
Équipement requis Centrale de mesure
Type de sol Les tiges courtes sont faciles à installer dans un sol dur. Convient pour les sols avec une conductivité électrique plus élevée.
Tiges Non remplaçable
Capteurs Non interchangeable
Volume mesuré 3600 cm3 (~7.5 cm de rayon autour de chaque tige et 4,5 cm en bout de tige)
Compatibilité Électromagnétique Conforme à la norme CE (EN61326 vis à vis de la protection contre les décharges électrostatiques.)
Température de fonctionnement -50°C à +70°C
Sortie du capteur SDI-12; série RS-232
Temps de chauffage 3 s
Temps de mesure 3 ms pour la mesure ; 600 ms pour effectuer la commande SDI-12 complète
Tension d'alimentation requise 6 à 18 Vcc (a besoin de 45 mA @ 12 Vcc.)
Longueur de câble maximum 610 m (2000 ft) en combinant jusqu’à 25 capteurs connectés au même port de contrôle d’une centrale de mesure.
Espacement entre les tiges 32 mm (1.3 in.)
Indice de protection IP68
Diamètre des tiges 3,2 mm (0.13 in.)
Longueur des tiges 120 mm (4.7 in.)
Dimensions de la tête de la sonde 85 x 63 x 18 mm (3.3 x 2.5 x 0.7 in.)
Poids du câble 35 g par m (0.38 oz par ft)
Poids de la sonde 240 g (8.5 oz) sans câble

Consommation en courant

Active (3 ms) 45 mA typical (@ 12 Vdc)
Au repos 135 µA typical (@ 12 Vdc)

Conductivité électrique

Gamme pour solution CE 0 à 8 dS/m
Gamme CE globale ou volumique 0 à 8 dS/m
Exactitude de mesure ±(5% de lecture + 0,05 dS/m)
Fidélité de mesure 0,5% de la CEV (CE volumique)

Permittivité diélectrique relative

Gamme de mesure 1 à 81
Exactitude de mesure
  • ±(3% de lecture + 0,8) Pour une solution de 1 à 40 de conductivité électrique ≤ 8 dS/m.
  • ±2 (Pour une solution de 40 à 81 de conductivité électrique ±2.8 dS/m)
Fidélité de mesure < 0,02

Teneur en eau volumique

Gamme de mesure 0% à 100% (avec la commande M4)
Exactitude de mesure de la teneur en eau
  • ±1% VWC (avec étalonnage spécifique du sol) où la solution CE < 3 dS/m
  • ±3% VWC (typique dans un sol minéral, ou la conductivité électrique de la solution ±10 dS/m.)
Fidélité de mesure < 0,05%

Température du sol

Gamme de mesure -50°C à +70°C
Résolution 0,001°C
Exactitude de mesure
  • ±0,1°C (Pour des température de sol [0°C à 40°C] lorsque la sonde est enterré dans le sol)
  • ±0,5°C (pour toute la plage de température)
Fidélité de mesure ±0,02°C

Compatibilité

Veuillez noter : Ce qui suit montre des informations de compatibilité générales. Ce n'est pas une liste complète de tous les produits compatibles.

Centrale de mesure

Produits Compatibilité Note
CR1000 (obsolète)
CR1000X
CR200X (obsolète)
CR216X (obsolète)
CR300
CR3000
CR310
CR5000 (obsolète)
CR6
CR800
CR850
CR9000X (obsolète)

Informations de compatibilité supplémentaires

Considérations sur les interférences

Sources externes d'interférences

Une source extérieure d'interférences peut affecter le bon fonctionnement de la sonde. Ainsi la sonde doit être placée loin d’une source d'interférences, d’une ligne électrique ou d’un moteur.

Interférences entre les sondes

De multiples sondes CS655 peuvent être installées à 10 cm l'une de l'autre, à condition d'utiliser la commande standard "M" de l'instruction SDI-12 de la centrale de mesure. La commande "M" de l'instruction SDI-12 permet qu'à une seule sonde d'être activée à la fois.

Outil d'installation

CS650G

Le CS650G (référence 009746) rend l'insertion de la sonde dans le sol plus facile dans les sols compactes ou rocheux. Cet outil peut être martelé dans le sol avec une force qui pourrait endommager le capteur si le CS650G n'était pas utilisé. Il permet de réaliser des ''avant trous" dans lesquels les tiges des sondes peuvent ensuite être insérées. Le CS650G remplace le pilote et le guide d'insertion.

Téléchargements

CS650 / CS655 Firmware v.2 (429 KB) 02-12-2015

Current CS650 and CS655 firmware. 

Note:  The Device Configuration Utility and A200 Sensor-to-PC Interface are required to upload the included firmware to the sensor.

Historique des révisions

FAQ

Nombre de FAQ au sujet de(s) CS655: 53

Développer toutRéduire tout

  1. The CS650 and CS655 are warranted by Campbell Scientific to be free from defects in materials and workmanship under normal use and service for 12 months from the date of shipment. For further details, see the “Warranty” section of the CS650/CS655 manual.

  2. La CS650 et la CS655 peuvent détecter l'eau aussi loin que 10 cm de sable humide. Cette distance diminue lorsque le sol sèche jusqu'à environ 4 cm de sable sec. En pratique, une profondeur de 5 cm donnera une lecture de la teneur en eau qui se trouve dans la spécification de précision du capteur, même si une petite quantité d'air près de la surface du sol est détectée et calculée en moyenne dans la lecture.

    Note : Campbell Scientific ne recommande pas d'installer le capteur à une profondeur inférieure à 5 cm.

  3. Les capteurs CS650 et CS655 sont lus à la fois en utilisant les commandes SDI-12. Par conséquent, ils ne sont jamais actifs en même temps et ne s'interfèrent pas électriquement. Lors de l'installation de capteurs très proches, une recommandation est de les maintenir à au moins 10 cm de distance.

  4. Campbell Scientific does not recommend using the CS650 or the CS655 to measure water content in compost. A compost pile is a very hostile environment for making dielectric measurements with soil water content sensors. All of the following combine to make it very difficult to determine a calibration function: high temperature, high and varying electrical conductivity, high organic matter content, heterogeneity of the material in the pile, changing particle size, and changing bulk density. The temperature and electrical conductivity values reported by the CS650 or CS655 may give some useful information about processes occurring in the compost pile, but these sensors will not be able to give useful readings for water content.  

  5. Les résidus miniers sont très corrosifs et ont une conductivité électrique élevée. Certains clients ont utilisé avec succès des réflectomètres de teneur en eau, comme le CS650 ou le CS655, pour mesurer la teneur en eau dans les résidus miniers en recouvrant les barres des capteurs avec de la gaine thermorétractable. Cela affecte la sortie du capteur, et un étalonnage spécifique du sol doit être effectué. Des précautions doivent être prises lors de l'installation afin d'éviter d'endommager la gaine thermorétractable et d'exposer les tiges du capteur. En outre, le recouvrement des tiges du capteur invalide la mesure de la conductivité électrique. À moins que la lecture de la température fournie par le CS650 ou le CS655 ne soit nécessaire, une meilleure option peut être d'utiliser une CS616 avec un revêtement sur les tiges revêtues.

  6. Non. Le principe qui permet à ces capteurs de fonctionner est que l'eau liquide a une permittivité diélectrique de près de 80, tandis que les particules solides du sol ont une permittivité diélectrique d'environ 3 à 6. Lorsque l'eau liquide gèle, sa permittivité diélectrique baisse à 3,8, comme les particules du sol. Une CS650 ou une CS655 installée dans un sol qui gèle montrera un déclin rapide de sa teneur en eau volumétrique avec des lectures de température correspondantes inférieures à 0°C. Au fur et à mesure que le sol gèle sous la plage de mesure du capteur, les valeurs de la teneur en eau cesseront de changer et resteront stables tant que le sol reste gelé.

  7. On s'attend à ce que la permittivité des sédiments saturés dans un cours d'eau soit comprise entre 25 et 42, tandis que la permittivité de l'eau est proche de 80. Une CS650 ou une CS655 installée dans des sédiments saturés pourrait être utilisée pour surveiller l'érosion des sédiments. Si la permittivité augmente continuellement au-delà de la lecture saturée initiale, cela indique que les sédiments autour des tiges du capteur ont été érodés et remplacés par de l'eau. Un étalonnage pourrait être effectué qui rapporte la permittivité à la profondeur des tiges encore dans le sédiment.

  8. If information is available on soil texture, organic matter content, and electrical conductivity (EC) from soil surveys or lab testing of the soil, it should be possible to tell if the soil conditions fall outside the range of operation of the sensor. Without this information, an educated guess can be made based on soil texture, climate, and management:

    • Soil that is coarse textured (such as sand, loamy sand, or sandy loam) works well with a CS650 if the EC is low.
    • If the soil is located in an arid or semiarid region, it may have high EC.
    • If the soil is frequently fertilized or irrigated with water that has higher EC, it may have high EC.
    • If the climate provides enough rain to flush accumulated salts below the root zone, the EC is expected to be low and suitable for a CS650.

    When in doubt about soil texture and electrical conductivity, Campbell Scientific recommends using a CS655 because of the sensor’s wider range of operation in electrically conductive soils, as compared with the CS650.

  9. No. The equation used to determine volumetric water content in the firmware for the CS650 and the CS655 is the Topp et al. (1980) equation, which works for a wide range of mineral soils but not necessarily for artificial soils that typically have high organic matter content and high clay content. In this type of soil, the standard equations in the firmware will overestimate water content.

    When using a CS650 or a CS655 in artificial soil, it is best to perform a soil-specific calibration. For details on performing a soil-specific calibration, refer to “The Water Content Reflectometer Method for Measuring Volumetric Water Content” section in the CS650/CS655 manual. A linear or quadratic equation that relates period average to volumetric water content will work well.

  10. Yes. There is surge protection built into the sensor electronics. The sensor survives a surge of 2 kV at 42 ohm line-to-ground on digital I/O and 2 kV at 12 ohm line-to-ground on power. It also survives a surge of 2 kV at 2 ohm line-to-ground on the rods.

    If additional surge protection is required, consider using the SVP100 Surge Voltage Protector DIN Rail with Mounting Hardware

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