周波数領域センサー

周波数領域（FD ）センサーは、土壌水分含有量を測定するために開発された機器です。この機器には発振回路があり、センサーの感知部分は土壌に埋め込まれ、動作周波数は土壌の誘電率の値に依存します。

• 静電容量プローブ、またはフリンジ静電容量センサー。静電容量プローブは、静電容量を使用して土壌の誘電率を測定します。土壌の総体積に占める水の量は、土壌の誘電率に最も大きく影響します。水の誘電率 (80) は、土壌の他の成分 (鉱物土壌: 4、有機物: 4、空気: 1) よりもはるかに大きいためです。したがって、土壌内の水の量が変化すると、プローブは (誘電率の変化から) 静電容量の変化を測定します。これは、水分量の変化と直接相関します。一部の市販のプローブ内の回路は、静電容量測定値を比例したミリボルト出力に変換します。その他の構成は、土壌にPVC製のアクセス チューブが設置されている中性子プローブに似ています。プローブは、固定深度のセンシング ヘッドで構成されます。センシング ヘッドは発振器回路で構成され、周波​​数は環状電極、フリンジ効果コンデンサ、および土壌の誘電率によって決まります。
• 電気インピーダンスセンサーは、土壌プローブと電気インピーダンス測定から構成されます。最も一般的な構成は、定在波 原理に基づいています (Gaskin & Miller、1996)。このデバイスは、100 MHz 正弦波発振器、固定インピーダンスの同軸 伝送線、および土壌に埋め込まれたプローブ ワイヤで構成されます。発振器信号は伝送線に沿って土壌プローブに伝播し、プローブのインピーダンスが伝送線と異なる場合、入射信号の一部が伝送線に沿って信号源に向かって反射されます。

時間領域反射計(TDR)と比較すると、FD センサーは製造コストが安く、応答時間も高速です。ただし、プローブの周囲の電界が複雑なため、センサーはさまざまな土壌タイプに合わせて調整する必要があります。市販のセンサーの中には、高周波を使用することで土壌タイプに対する感度を排除できるものもあります。

• Gaskin GJ、Miller JD 1996. 簡易インピーダンス測定技術を用いた土壌水分含有量の測定。農業工学研究ジャーナル 63、153-160。
• Campbell CS、Campbell GS、Cobos DR2004。低コスト誘電水分センサーの温度変化に対する応答。Eos Trans. AGU、85(17)、Jt. Assem. Suppl. Abstract NS44A-05。