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            1. 土壤濕度傳感器分類 經過半個多世紀的發展,土壤濕度傳感器已經種類繁多、形式多樣。濕度的測量具有一定的復雜性,人們熟知的毛發濕度計、干濕球濕度計等已不能滿足現代要求的實際需要。因此,人們研制了各種土壤濕度傳感器。濕度傳感器按照其測量的原理,一般可分為電容型、電阻型、離子敏型、光強型、聲表面波型等。1.電容型土壤濕度傳感器 電容型土壤濕度傳感器的敏感元件為濕敏電
              土壤濕度傳感器分類

              土壤濕度傳感器分類

                    經過半個多世紀的發展,土壤濕度傳感器已經種類繁多、形式多樣。濕度的測量具有一定的復雜性,人們熟知的毛發濕度計、干濕球濕度計等已不能滿足現代要求的實際需要。因此,人們研制了各種土壤濕度傳感器。濕度傳感器按照其測量的原理,一般可分為電容型、電阻型、離子敏型、光強型、聲表面波型等。

              1.電容型土壤濕度傳感器

                    電容型土壤濕度傳感器的敏感元件為濕敏電容,主要材料一般為金屬氧化物、高分子聚合物。這些材料對水分子有較強的吸附能力,吸附水分的多少隨環境濕度的變化而變化。由于水分子有較大的電偶極矩,吸水后材料的電容率發生變化,電容器的電容值也就發生變化。把電容值的變化轉變為電信號,就可以對濕度進行監測。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的,當環境濕度發生改變時,濕敏電容的介電常數發生變化,使其電容量也發生變化,其電容變化量與相對濕度成正比,利用這一特性即可測量濕度。常用的電容型土壤濕度傳感器的感濕介質主要有:多孔硅、聚酞亞胺,此外還有聚砜(PSF)、聚苯乙烯(PS)、PMMA(線性、交聯、等離子聚合)。

              2.電阻型土壤濕度傳感器

                    電阻型土壤濕度傳感器的敏感元件為濕敏電阻,其主要的材料一般為電介質、半導體、多孔陶瓷等。這些材料對水的吸附較強,吸附水分后電阻率/電導率會隨濕度的變化而變化,這樣濕度的變化可導致濕敏電阻阻值的變化,電阻值的變化就可以轉化為需要的電信號。例如,氯化鋰的水溶液在基板上形成薄膜,隨著空氣中水蒸氣含量的增減,薄膜吸濕脫濕,溶液中的鹽的濃度減小、增大,電阻率隨之增大、減小,兩級間電阻也就增大、減小。又如多孔陶瓷濕敏電阻,陶瓷本身是由許多小晶顆粒構成的,其中的氣孔多與外界相通,通過毛孔可以吸附水分子,引起離子濃度的變化,從而導致兩極間的電阻變化。

              3.離子型土壤濕度傳感器

                    離子敏場效應晶體管(ISFET)屬于半導體生物傳感器,是上個世紀七十年代由P.Bergeld發明的。ISFET通過柵極上不同敏感薄膜材料直接與被測溶液中離子緩沖溶液接觸,進而可以測出溶液中的離子濃度。

                    離子敏型土壤濕度傳感器結構模型示意圖如下圖所示。離子敏感器件由。離子選擇膜(敏感膜)和轉換器兩部分組成,敏感膜用以識別離子的種類和濃度,轉換器則將敏感膜感知的信息轉換為電信號。離子敏場效應管在絕緣柵上制作一層敏感膜,不同的敏感膜所檢測的離子種類也不同,從而具有離子選擇性。

              離子型土壤濕度傳感器結構示意圖:

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