Clasificación de sensores de humedad del suelo

Clasificación de sensores de humedad del suelo

Después de más de medio siglo de desarrollo, los sensores de humedad del suelo se han presentado en muchas variedades y formas. La medición de la humedad tiene cierta complejidad, y los conocidos higrómetros de cabello, higrómetros de bulbo húmedo y seco, etc. ya no pueden satisfacer las necesidades reales de los requisitos modernos. Por lo tanto, se han desarrollado varios sensores de humedad del suelo . Los sensores de humedad se pueden dividir generalmente en tipos capacitivos, resistivos, sensibles a iones, de intensidad de luz y de ondas acústicas de superficie según sus principios de medición.

1. Sensor capacitivo de humedad del suelo

El elemento sensible del sensor capacitivo de humedad del suelo es un condensador sensible a la humedad, y los materiales principales son generalmente óxidos metálicos y polímeros de alto peso molecular. Estos materiales tienen una fuerte capacidad de adsorción de moléculas de agua, y la cantidad de agua adsorbida varía con el cambio de humedad ambiental.

Debido al gran momento dipolar eléctrico de las moléculas de agua, la permitividad del material cambia después de la absorción de agua y el valor de capacitancia del capacitor también cambia. El cambio del valor de capacitancia se convierte en una señal eléctrica y se puede monitorear la humedad.

Los condensadores sensibles a la humedad generalmente están hechos de condensadores de película de polímero. Cuando cambia la humedad ambiental, la constante dieléctrica del condensador sensible a la humedad cambia y también cambia su capacitancia. La cantidad de cambio de capacitancia es proporcional a la humedad relativa. Esta característica permite la medición de la humedad.

Los medios de detección de humedad del suelo capacitivos más utilizados son: silicio poroso, poliimida, además de polisulfona (PSF), poliestireno (PS), PMMA (polimerización de plasma lineal, reticulada).

2. Sensor resistivo de humedad del suelo

El elemento sensible del sensor de humedad del suelo de tipo resistencia es una resistencia sensible a la humedad, y sus materiales principales son generalmente dieléctricos, semiconductores, cerámicas porosas, etc. Estos materiales tienen una fuerte adsorción al agua, y la resistividad/conductividad cambiará con el cambio de humedad después de absorber agua, por lo que el cambio de humedad puede provocar el cambio del valor de resistencia de la resistencia higroscópica, y el cambio del valor de resistencia se puede convertir en la electricidad requerida. Señal.

Por ejemplo, una solución acuosa de cloruro de litio forma una película sobre el sustrato. Con el aumento o la disminución del contenido de vapor de agua en el aire, la película absorbe la humedad y deshumidifica, la concentración de sal en la solución disminuye y aumenta, y la resistividad aumenta y disminuye en consecuencia. , la resistencia entre las dos etapas aumenta y disminuye. Otro ejemplo es la resistencia sensible a la humedad de cerámica porosa. La cerámica en sí está compuesta de muchas partículas de cristal pequeñas. La mayoría de los poros están conectados al mundo exterior. Las moléculas de agua pueden adsorberse a través de los poros, lo que provoca cambios en la concentración de iones, lo que da como resultado cambios en la resistencia entre los dos electrodos.

3. Sensor iónico de humedad del suelo

Los transistores de efecto de campo sensibles a iones (ISFET) pertenecen a los biosensores semiconductores, que fueron desarrollados en la década de 1970 por P. Inventado por Bergeld. El ISFET entra en contacto directo con la solución tampón de iones en la solución medida a través de diferentes materiales de película delgada sensibles en la compuerta, y luego se puede medir la concentración de iones en la solución.

Dispositivo sensible a iones. La membrana selectiva de iones (membrana sensible) y el convertidor se componen de dos partes. La membrana sensible se utiliza para identificar el tipo y la concentración de iones, y el convertidor convierte la información detectada por la membrana sensible en señales eléctricas. El transistor de efecto de campo de detección de iones está hecho de una capa de película sensible en la compuerta aislante, y los diferentes tipos de iones detectados por diferentes películas sensibles también son diferentes, por lo que tienen selectividad iónica.