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 effectuées 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
CR300
CR3000 (obsolète)
CR310
CR350
CR6
CR800 (obsolète)
CR850 (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: 54

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  1. The bulk electrical conductivity (EC) measurement is made along the sensor rods, and it is an average reading of EC over that distance at whatever depth the rods are placed.

  2. Oui, mais les pots devront être importants. Les CS650 et CS655 peuvent détecter l'eau aussi loin que 10 cm (4 in.) des tiges. Si le pot a un diamètre inférieur à 20 cm, le capteur pourrait potentiellement détecter l'air autour du pot, ce qui sous-estimerait la teneur en eau. En outre, les sols en pot sont généralement riches en matière organique et en argile, ce qui provoque le besoin probable d'un étalonnage spécifique du sol.

  3. Period average and electrical conductivity readings were taken with several sensors in solutions of varying permittivity and varying electrical conductivity at constant temperature. Coefficients were determined for a best fit of the data. The equation is of the form

    Ka(σ,τ) = C032 + C122 + C2*σ*τ2 + C32 + C43*τ + C52*τ + C6*σ*τ + C7*τ + C83 + C92 + C10*σ + C11

    where Ka is apparent dielectric permittivity, σ is bulk electrical conductivity (dS/m), τ is period average (μS), and C1 to C11 are constants.

  4. The CWS655 is a wireless sensor with measurement electronics, radio, and power supply all integrated in a single device. The CWS655, however, requires the use of a CWB100 base station radio connected to a datalogger. Only the rods of the CWS655 should be buried in the soil; burying the body of the CWS655 will prevent the sensor from communicating with the CWB100.

    The CS655 is a cabled multiparameter smart sensor that sends data by RS-232 serial or SDI-12 communication through a direct connection to a datalogger. The CS655 is suitable for burial at any depth.

  5. Campbell Scientific ne recommandepas le raccourcissement des tiges du capteur. L'électronique dans la tête du capteur a été optimisée pour fonctionner avec des tiges de 12 cm de long. Le raccourcissement de ces tiges changera la moyenne de la période. Par conséquent, les équations dans le firmware deviendront invalides et donneront des lectures inexactes.

  6. Probably not. The principle that makes these sensors work is that liquid water has a dielectric permittivity of close to 80, while soil solid particles have a dielectric permittivity of approximately 3 to 6. Because the permittivity of water is over an order of magnitude higher than that of soil solids, water content has a significant impact on the overall bulk dielectric permittivity of the soil. When the soil becomes very dry, that impact is minimized, and it becomes difficult for the sensor to detect small amounts of water. In air dry soil, there is residual water that does not respond to an electric field in the same way as it does when there is enough water to flow among soil pores. Residual water content can range from approximately 0.03 in coarse soils to approximately 0.25 in clay. In the natural environment, water contents below 0.05 indicate that the soil is as dry as it is likely to get. Very small changes in water content will likely cause a change in the sensor period average and permittivity readings, but, to interpret those changes, a very careful calibration using temperature compensation would need to be performed.  

  7. 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.

  8. 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.

  9. No. The abrupt permittivity change at the interface of air and saturated soil causes a different period average response than would occur with the more gradual permittivity change found when the sensor rods are completely inserted in the soil. 

    For example, if a CS650 or a CS655 was inserted halfway into a saturated soil with a volumetric water content of 0.4, the sensor would provide a different period average and permittivity reading than if the probe was fully inserted into the same soil when it had a volumetric water content of 0.2.

  10. 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.

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