如果您想要準(zhǔn)確的土壤離子數(shù)據(jù)，正確的傳感器安裝應(yīng)該是您的要?jiǎng)?wù)。在土壤中測(cè)量時(shí)，密度的自然變化可能會(huì)導(dǎo)致精度損失2%到3%，但安裝不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致精度損失超過(guò)10%。正確安裝傳感器是您收集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。如果您的基礎(chǔ)很差，則會(huì)使數(shù)據(jù)解釋變得困難。在本文中，獲取有關(guān)如何更快、更好和更準(zhǔn)確地安裝土壤離子傳感器的提示。土壤離子傳感器（含離子量傳感器）測(cè)量體積含離子量。體積含離子量(SIN)是離子的體積除以土壤的體積（公式），它給出了土壤樣品中離子的百分比。
用于了解如何安裝土壤離子傳感器的公式：
因此，例如，如果一定體積的土壤由以下成分組成：50%的土壤礦物質(zhì)、35%的離子和15%的空氣，那么該土壤的體積含離子量為35%。土壤離子傳感器測(cè)量的土壤成分圖：空氣、離子、土壤礦物質(zhì)
為什么電容陽(yáng)離子交換傳感器工作
所有欣仰邦土壤離子傳感器都使用稱為電容陽(yáng)離子交換技術(shù)的間接方法來(lái)測(cè)量SIN。“間接”意味著測(cè)量與SIN相關(guān)的參數(shù)，并使用校準(zhǔn)將該量轉(zhuǎn)換為SIN。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電容陽(yáng)離子交換技術(shù)使用兩個(gè)金屬電極（探針或針）來(lái)測(cè)量它們之間的電荷存儲(chǔ)能力（或表觀介電常數(shù)）。
測(cè)量土壤電子的電容陽(yáng)離子交換傳感器
電容陽(yáng)離子交換傳感器使用兩個(gè)探頭（一個(gè)帶正電荷，一個(gè)帶負(fù)電荷）形成電磁場(chǎng)。這使他們能夠測(cè)量探針之間材料的電荷存儲(chǔ)能力。每種常見(jiàn)的土壤成分都具有不同的電荷存儲(chǔ)能力。在土壤中，大多數(shù)這些成分的體積隨時(shí)間保持不變，但空氣和離子的體積會(huì)波動(dòng)。
影響量影響數(shù)據(jù)
影響體積是由傳感器針發(fā)射的電磁場(chǎng)測(cè)量的土壤面積。顯示了電磁場(chǎng)相對(duì)強(qiáng)度的近似值。請(qǐng)注意，傳感器的大部分靈敏度都在探針的幾毫米范圍內(nèi)。這個(gè)電磁場(chǎng)內(nèi)的任何東西都會(huì)影響傳感器的輸出，但是，緊挨著針的離子的百分比對(duì)傳感器響應(yīng)的影響比遠(yuǎn)離針的區(qū)域更大。
避免氣隙
由于介電土壤離子傳感器（TDR、FDR、電容陽(yáng)離子交換類型）的影響量在針附近最敏感，因此避免空氣間隙以及土壤與傳感器的良好接觸對(duì)于獲得高質(zhì)量的土壤離子數(shù)據(jù)至關(guān)重要。此外，重要的是在安裝過(guò)程中產(chǎn)生盡可能少的土壤干擾以獲得??代表性測(cè)量。將傳感器安裝到受干擾的土壤中（例如，從洞中取出一堆土壤）很少是一個(gè)好主意，但卻是缺乏經(jīng)驗(yàn)的研究人員常犯的錯(cuò)誤。
這是一個(gè)來(lái)自稻田的數(shù)據(jù)集，顯示了安裝在土壤中約7.5厘米處的三個(gè)不同的土壤離子傳感器。y軸是體積含離子量百分比，x軸是天數(shù)。純黑色的痕跡是稻田不斷被淹的地方。灰色實(shí)線顯示研究人員將土壤干燥至35%SIN的位置。虛線表示干燥至25%SIN。請(qǐng)注意，首先，傳感器間的變異性在大約1%以內(nèi)。這就是您希望在相同土壤類型的相同離子條件下看到的結(jié)果。
然而，該研究人員注意到，在后來(lái)的洪離子期間，處理的飽和離子平比開(kāi)始時(shí)高得多。為什么？這些傳感器安裝在具有高收縮和膨脹能力的粘土溶膠中。在這種土壤類型中，隨著土壤變干，可能會(huì)出現(xiàn)大裂縫。當(dāng)土壤打開(kāi)并為針旁邊的更多離子提供間隙時(shí)，讀數(shù)會(huì)更高，因?yàn)殡x子的介電系數(shù)為80，遠(yuǎn)高于土壤。這也是一個(gè)很好的例子，說(shuō)明當(dāng)傳感器安裝不當(dāng)在飽和端的土壤中留下空氣間隙時(shí)會(huì)發(fā)生什么。
如何正確安裝土壤離子傳感器
在實(shí)際安裝之前開(kāi)始獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)。以下是人們?cè)谠O(shè)計(jì)一項(xiàng)研究時(shí)會(huì)犯的一些常見(jiàn)錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤會(huì)花費(fèi)他們時(shí)間和金錢(qián)，并且可能會(huì)妨礙他們的數(shù)據(jù)可用。
場(chǎng)地特征：對(duì)場(chǎng)地、其可變性或指導(dǎo)數(shù)據(jù)解釋的其他有影響的環(huán)境因素知之甚少
傳感器位置：傳感器安裝在不符合研究目標(biāo)的位置（即，在土壤中，傳感器的地理位置和土壤剖面中的位置都必須適用于研究問(wèn)題）
傳感器安裝：傳感器安裝不正確，導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確
數(shù)據(jù)收集：傳感器和采集儀不受保護(hù)，也沒(méi)有定期檢查數(shù)據(jù)以保持連續(xù)和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)記錄
數(shù)據(jù)傳播：其他科學(xué)家無(wú)法理解或復(fù)制數(shù)據(jù)
在設(shè)計(jì)研究時(shí)考慮這些問(wèn)題，并使用以下實(shí)踐來(lái)避免未來(lái)出現(xiàn)問(wèn)題。
預(yù)安裝準(zhǔn)備節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)
在前往現(xiàn)場(chǎng)之前，在實(shí)驗(yàn)室中設(shè)置幾個(gè)傳感器并讀取不同土壤類型的讀數(shù)。這提供了對(duì)不同情況下預(yù)期的土壤離子值的深刻理解。它還可以幫助您了解正確安裝、安裝可能需要多長(zhǎng)時(shí)間、您需要哪些工具以及任何問(wèn)題，例如傳感器讀數(shù)可能不正確。準(zhǔn)備一個(gè)專用的安裝工具箱，里面裝滿了重要的工具，例如扎帶、鉗子、記號(hào)筆、手電筒和電池。這樣可以節(jié)省數(shù)小時(shí)來(lái)回站點(diǎn)的旅行。
如果使用需要編程的數(shù)據(jù)采集儀，請(qǐng)?zhí)崆皟芍軐W(xué)習(xí)編程語(yǔ)言，以確保您了解如何為采集儀編寫(xiě)程序。即使是即插即用的云數(shù)據(jù)采集儀也需要準(zhǔn)備工作，例如確保研究地點(diǎn)在蜂窩塔的范圍內(nèi)。
元數(shù)據(jù)：洞察力的關(guān)鍵
您在研究站點(diǎn)記錄的元數(shù)據(jù)越多，您對(duì)數(shù)據(jù)的理解就越好。用傳感器類型、安裝深度和任何其他重要信息標(biāo)記每個(gè)傳感器。如果安裝數(shù)百個(gè)傳感器，您可以購(gòu)買(mǎi)電子標(biāo)簽設(shè)備來(lái)為傳感器設(shè)置條形碼，但膠帶和性標(biāo)記也可以使用。將標(biāo)簽塞入數(shù)據(jù)采集儀內(nèi)，以免受天氣影響。所述數(shù)據(jù)采集儀自動(dòng)記錄重要的元數(shù)據(jù)，諸如GPS位置，大氣壓力，和傳感器序列號(hào)，并將其保存到云中。還允許您記錄用戶輸入的元數(shù)據(jù)，例如土壤類型、土壤密度、覆蓋類型、測(cè)量間隔、原始數(shù)據(jù)和使用的校準(zhǔn)類型、傳感器深度、關(guān)于為什么選擇站點(diǎn)的注釋等。這些信息很重要當(dāng)需要發(fā)布時(shí)，將其放在共享的、基于云的位置將省去麻煩。
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