주파수 영역 센서

주파수 영역(FD) 센서는 토양 수분 함량을 측정하기 위해 개발된 기기다. 계측기에는 진동회로가 있고, 센서의 감지부분이 토양에 내장되어 있으며, 작동주기는 토양의 유전체 상수 값에 따라 달라진다.

센서의 종류

• 캐패시턴스 프로브 또는 프린지 캐패시턴스 센서 캐패시턴스 프로브는 캐패시턴스를 사용하여 토양의 유전 허용률을 측정한다. 물의 유전 상수(80)가 토양의 다른 성분(미네랄 토양: 4, 유기 물질: 4, 공기: 1)보다 훨씬 크기 때문에 토양의 총 부피에서 물의 부피는 토양의 유전적 허용성에 가장 큰 영향을 미친다. 따라서, 토양의 물의 양이 변화할 때, 탐침은 물 함량의 변화와 직접적으로 상관될 수 있는 캐패시턴스의 변화(유전율의 변화로 인한)를 측정한다. 일부 상용 프로브 내부의 회로는 캐패시턴스 측정을 비례 밀리볼트 출력으로 변경한다. 다른 구성은 흙에 PVC로 만들어진 액세스 튜브가 설치되는 중성자 탐침과 같다. 프로브는 고정 깊이에서 감지 헤드로 구성된다. 감지 헤드는 오실레이터 회로로 구성되며 주파수는 환형 전극, 프린지 효과 캐패시터 및 토양의 유전 상수로 결정된다.
• 토양 탐침과 전기 임피던스 측정으로 구성된 전기 임피던스 센서. 가장 일반적인 구성은 스탠딩파 원리에 기초한다(Gaskin & Miller, 1996). 이 장치는 100 MHz 정현 오실레이터, 고정 임피던스 동축 전송 라인 및 토양에 매립되는 프로브 와이어로 구성된다. 오실레이터 신호는 전송선을 따라 토양 탐침으로 전파되며, 프로브의 임피던스가 전송선의 임피던스와 다를 경우 입사 신호의 일부가 신호원을 향해 라인을 따라 다시 반사된다.

장점과 한계

FD 센서는 시간대 반사계(TDR)에 비해 제작 비용이 저렴하고 응답 시간도 빠르다. 단, 탐침 주위의 복잡한 전기장 때문에 센서의 토양 종류에 따라 교정이 필요하다. 일부 상업용 센서는 고주파를 이용해 토양형 민감도를 제거할 수 있었다.

참조

• 가스킨지, 밀러 J.D. 1996 단순화된 임피던스 측정 기법을 이용한 토양수 함량 측정 농업공학연구 제63권, 153-160권.
• 캠벨 C.S. 캠벨 G.S. 코보스 D.R.2004. 저비용 유전체 수분 센서의 온도 변화에 대한 반응 이오스 트랜스. AGU, 85(17), JT. 아셈. 추상적인 NS44A-05