Как измерить количество воды в почве электрическим способом

[Smol]

Агроном и так знает, без всяких датчиков. Как минимум, в Московской области, как показал мини-опрос причастных к посевам. И датчики влажности почвы им нафиг не нужны, особенно сейчас, когда все хорошо залито...

Я не хотел Вам про это говорить. Опытный агроном и так знает, когда надо сеять, где и что.
Проблема в том, что опытных все меньше и меньше, приходят неопытные, а чтобы стать опытными им нужно набить шишки. И анализы влажности могут помочь уменьшить количество этих шишек.
Но, естественно, надо спросить самих агрономов - нужно ли им это, а не придумывать за них.

Вообще, портативный "высушиватель" - это обычный лабораторный прибор для анализа сухого остатка, я такие неоднократно видел, коллеги ими наверное даже пользуются.
Это весы, на чашу которых кладешь навеску, включаешь программу, навеска высушивается (там типа плитки электрической) и снова взвешивается. Минус один - большое время между остываниями плитки, нельзя следующий анализ делать сразу. надо ждать минут 30-40, пока чаша весов остынет.
А вот если бы по навеске "долбануть" лазером - то возможно, остывало бы быстрее.. Но и стоило бы дороже, интересно - насколько (такой прибор сейчас примерно 60 тысяч рублей стоит).

[Smol]

Заказчик эксплуатирует гидротехнические сооружения, которые обводняют торфяники.

Тогда это можно - прямо по технологии Любителя_Манниха, по теплопроводности почвы (или по электропроводности, тут надо смотреть). У сухого торфа плохая теплопроводность, у мокрого - намного лучше, им нужно, чтобы торф всегда был мокрый, поэтому задача простая - как торф перестал быть обводненным, его теплопроводность/электропроводность начала расти - надо открывать шлюзы.

Торф действительно лежит на разной глубине и в разных местах, поэтому датчики ставить так и так вручную, бурением скважин в избранных местах, тут больше проблем с тем: как снимать с них информацию - проводами весь Шатурский район не обмотаешь, а сотовая связь - не везде.

Кстати, почему тепловой показатель лучше - если внизу гореть начало (глубинный пожар) - сразу датчики с ума сойдут, они на одни температуры рассчитаны, а тут совсем другие, в общем - это дополнительная страховка от таких случаев. Хотя электропроводность измерять - экономичнее, там греть ничего не надо. Может и по росту электрической емкости конденсатора можно падение влажности определить, это еще экономичнее... Когда один торф - работать легко.

[Любитель_Манниха]

Насчёт быстрого испарения воды - навеска в таком случае с высокой вероятностью распылится
А от лазера м.б. и абляция твёрдого вещества.

[Smol]

от лазера м.б. и абляция твёрдого вещества.

Это я не знаю. Наверное - смотря какой лазер. Мне распыления навески "в дым" не надо, мне что-то поделикатнее, понежнее... Даже не взрыв, и не жарку, а аккуратную сушку.

[Evgen2]

Заказчик эксплуатирует гидротехнические сооружения, которые обводняют торфяники.

Тогда это можно - прямо по технологии Любителя_Манниха, по теплопроводности почвы (или по электропроводности, тут надо смотреть). У сухого торфа плохая теплопроводность, у мокрого - намного лучше, им нужно, чтобы торф всегда был мокрый, поэтому задача простая - как торф перестал быть обводненным, его теплопроводность/электропроводность начала расти - надо открывать шлюзы.

опять "в гамаке и на лыжах". Как мерить in vivo теплопроводность? Электропроводность или емкость - засунули два, три или четыре электрода, подали ток, померяли напряжение за миллисекунду, передали данные и дальше легли спать. А теплопроводность - что? Подали напряжение на электрод-печку, сидим ждем, когда на другом электроде начнет расти температура?

Торф действительно лежит на разной глубине и в разных местах, поэтому датчики ставить так и так вручную, бурением скважин в избранных местах, тут больше проблем с тем: как снимать с них информацию - проводами весь Шатурский район не обмотаешь, а сотовая связь - не везде.

Торф обычно лежит от поверхности до некоторой глубины.
Критична температура на поверхности, влажность "под поверхностью" и уровень грунтовых вод выше 70 см (если выше, то можно дальше не заливать)
Как и куда передавать информацию - вопрос отдельный от вопроса как померить и тут есть разные варианты. Например, оправлять в заданное время над полями и болотами беспилотник с вайфаем, датчик просыпается в нужное время, связывается с беспилотником и скидывает данные.

Кстати, почему тепловой показатель лучше - если внизу гореть начало (глубинный пожар) - сразу датчики с ума сойдут, они на одни температуры рассчитаны, а тут совсем другие, в общем - это дополнительная страховка от таких случаев.

Температуру в месте измерения в любом случае надо мерить, ибо и электропроводность, и диэлектрическая проницаемость меняются с температурой, так что если начало гореть - мы это сразу по температуре увидим.

[Smol]

Как мерить in vivo теплопроводность? Электропроводность или емкость - засунули два, три или четыре электрода, подали ток, померяли напряжение за миллисекунду, передали данные и дальше легли спать. А теплопроводность - что? Подали напряжение на электрод-печку, сидим ждем, когда на другом электроде начнет расти температура?

Зачем включать на миллисекунду? Пусть все время греется, просто снимать показания температуры в одной из точек погруженной в торф ячейки на каком-то фиксированном расстоянии от стандартного нагревательного элемента очень малой мощности. Как начала падать температура (то есть - тепло из-за сухости торфа перестало проходить от нагревателя к измерителю) - надо заливать. Я думаю, сейчас есть приборы, позволяющие померить температуру с очень высокой точностью. Но нас не абсолютные показатели интересуют, а относительные.

[Evgen2]

от лазера м.б. и абляция твёрдого вещества.

Это я не знаю. Наверное - смотря какой лазер. Мне распыления навески "в дым" не надо, мне что-то поделикатнее, понежнее... Даже не взрыв, и не жарку, а аккуратную сушку.

сушка лазером в любом случае будет идти через нагрев повехности. Допустим, вы светите CO2 лазером в мокрый песок. С поверхности вода испарится, а дальше в глубь тепло будет передаваться только теплопроводностью, при этом для влажного песка коэффициент поглощения будет равен единице, а для сухого...фиг знает, как-то не пробовал в песок светить, но что-то мне подсказывает, что будет 0.5 или меньше

[Smol]

сушка лазером в любом случае будет идти через нагрев повехности.

На приборах для определения сухого остатка навеска небольшая, порядка 1 г, а чашка широкая, примерно 50 мм (а то и 100 мм), поэтому более-менее равномерно распределить навеску по чашке - вполне возможно. Другое дело - есть ли смысл лазер использовать, нам ведь что надо - чтобы он быстро нагревал распределенное по чашке весов вещество выше 100 гр.С, но не "поджаривал" его, поэтому скажем, включался периодически, импульсами продолжая постепенное быстрое высушивание. При этом надо, чтобы металлическая (зеркальная?) чашка не сильно грелась (иначе будет долго потом остывать), а в основном - грелась навеска. Ну и что бы этот дивайс не был слишком дорогим.

[Evgen2]

Зачем включать на миллисекунду?

чтоб не расходовать батарейку

Пусть все время греется, просто снимать показания температуры на каком-то фиксированном расстоянии от стандартного нагревательного элемента очень малой мощности.

Допустим, мы работаем не от батарейки. Тогда нужно греть медленно и осторожно. Нагревательный элемент не должен поджечь торф, а также не должен испарять воду. Ну, допустим 50 градусов, не выше. Тогда еще один термометр на печку ставить.

Как заметно расти начала - надо заливать.

как раз наоборот. (при всех прочих одинаковых условиях) Теплопроводность сухого торфа хуже, чем мокрого.

Я думаю, сейчас есть приборы, позволяющие померить температуру с очень высокой точностью. Но нас не абсолютные показатели интересуют, а относительные.

Приборы есть, вопрос в цене. Обычные цифровые датчики выдают шум не меньше 0.1-0.2 градуса, причем он не гауссов.

Вот допустим мы имеем нагреватель размером 50 на 50 мм на глубине 100 мм, и измеряем температуру на расстоянии 50 от нагревателя. Нагреватель нагрет до 50 град, поверхность нагрелась до 70, на глубине 700 мм - вода и температура 20 град . Что мы намеряем датчиком температуры? А бог его знает..

[Evgen2]

сушка лазером в любом случае будет идти через нагрев повехности.

На приборах для определения сухого остатка навеска небольшая, порядка 1 г, а чашка широкая, примерно 50 мм (а то и 100 мм), поэтому более-менее равномерно распределить навеску по чашке - вполне возможно. Другое дело - есть ли смысл лазер использовать, нам ведь что надо - чтобы он быстро нагревал распределенное по чашке весов вещество выше 100 гр.С, но не "поджаривал" его, поэтому скажем, включался периодически, импульсами продолжая постепенное быстрое высушивание. При этом надо, чтобы металлическая (зеркальная?) чашка не сильно грелась (иначе будет долго потом остывать), а в основном - грелась навеска. Ну и что бы этот дивайс не был слишком дорогим.

В штатных дивайсах используют нагрев чашки/емкости - это дешево, надёжно, стабильно и контролируемо (измерением температуры)
А лазером.. с неравномерным распределением плотности мощности добиться равномерного нагрева неоднородного образца до заданной температуры... - нереально.

[Sovetnik]

Все уже измерено до нас:
PH300 электронный измеритель pH, влажности, температуры и освещенности почвы.

Характеристики:

Диапазон pH: 3.4 - 9.0 (разрешение pH 0.5, 12 уровней)
Диапазон измерения осещенности: 1 до 9
Диапазон измерения влажности почвы: 10 до 100%
Диапазон температуры -9°С ~ +50°С (16°F - 122°F)
Погрешность температуры: 1°С / 1°F
Температура окружающей среды: +5°С~+40°С
Питание: батарея 9В, типа "Крона" Размеры: 122x63x36мм
Размеры электрода: диаметр 5мм, длина 200мм
Вес: 70.5 г (без элемента питания)

https://www.ecounit.ru/goods_660.html

[Evgen2]

Все уже измерено до нас:
PH300 электронный измеритель pH, влажности, температуры и освещенности почвы.

Captured001.jpg

[Smol]

А такой вариант: в торфяные залежи зарывается/помещается источник постоянного тепла и вокруг него на некоторых расстояниях вбиваются на нужную глубину (до 1 м) теплопроводящие колья, заканчивающиеся наверху полушариями (для увеличения видимой сверху площади поперечного сечения каждого кола) . Пролетающий периодически по ночам беспилотник с инфракрасным сканером (что-то вроде прибора ночного видения, с записью) снимает сверху температуру этих полушарий, как бы - температурное поле наблюдаемого объекта, на котором они будут светиться точками, если картинка теплового поля не соответствует норме - значит, либо глубинное возгорание, либо торф пересох, то есть - надо принимать меры?
В общем - никаких датчиков, просто - устройства для выведения температуры на поверхность в ее физическом виде, желательно - не медные пруты (разворуют), а что-то вроде световодов, только для тепла. (Или - для света, если возможно какими-то светодиодами тепловую энергию преобразовать в световую, тогда навершия кольев будут светиться с разной интенсивностью в видимом диапазоне, а не в инфракрасном. Что тоже вполне легко беспилотником ночью фиксируется).
Говорят, нитрид бора - хороший проводник тепла, может из него этот "световод" и сделать? Или просто из стали?

Осталось придумать как обойтись еще и без энергозатратного источника тепла - и тогда все получается красиво.

[Sovetnik]

Пролетающий периодически по ночам беспилотник с инфракрасным сканером ...
- и тогда все получается красиво.

"Ох уж эти сказочники..."

[Evgen2]

А такой вариант: в торфяные залежи зарывается/помещается источник постоянного тепла и вокруг него на некоторых расстояниях вбиваются на нужную глубину (до 1 м) теплопроводящие колья, заканчивающиеся наверху полушариями (для увеличения видимой сверху площади поперечного сечения каждого кола) . Пролетающий периодически по ночам беспилотник с инфракрасным сканером (что-то вроде прибора ночного видения, с записью) снимает сверху температуру этих полушарий, как бы - температурное поле наблюдаемого объекта, на котором они будут светиться точками, если картинка теплового поля не соответствует норме - значит, либо глубинное возгорание, либо торф пересох, то есть - надо принимать меры?
В общем - никаких датчиков, просто - устройства для выведения температуры на поверхность в ее физическом виде, желательно - не медные пруты (разворуют), а что-то вроде световодов, только для тепла. (Или - для света, если возможно какими-то светодиодами тепловую энергию преобразовать в световую, тогда навершия кольев будут светиться с разной интенсивностью в видимом диапазоне, а не в инфракрасном. Что тоже вполне легко беспилотником ночью фиксируется).
Говорят, нитрид бора - хороший проводник тепла, может из него этот "световод" и сделать? Или просто из стали?

Осталось придумать как обойтись еще и без энергозатратного источника тепла - и тогда все получается красиво.

днем эти теплопроводящие колья будут проводить тепло с поверхности вглубь и вся полянка вместе с нагревателем будет подогревать и подсушивать...до первых юных тимуровцев, собирающих металлолом или в лучшем случае до вырастания крапивы с малиной, которые закроют видимость для имперского флота беспилотников

[Smol]

Тогда придумайте сначала, как Вы без беспилотников собираетесь снимать любую информацию с многочисленных датчиков, размещенных разбросанно на достаточно большой площади лесов, полей и рек (в смысле ручьев, болот и маленьких озер, под ними тоже глубинные торфяные залежи бывают)...
С беспилотника ночью засечь источник тепловыделения (в виде живого человека, температура которого отличается от температуры окружающей среды на 15-20 гр С), говорят, что очень просто (приборы ночного видения давно уже в армии используются). Во всяком случае, нас именно этим пугают, когда говорят о том, что теперь если нас Америка оккупирует, то партизан в лесу больше не будет - их легко по тепловыделению засекут и прямо с беспилотника всех до единого порешат...
Так давайте эту страшилку хоть к мирному делу приспособим - пусть беспилотники по мере необходимости мониторят факт отсутствия в Подмосковье подземных (да и наземных тоже) торфяных пожаров! А датчики, забитые вглубь торфяного слоя - просто выводят информацию о температуре внизу наружу/наверх, и подают ее в форме удобной для считывания пролетающими мимо беспилотниками.

Кстати, предлагаю вообще отказаться от измерения влажности торфа любым из перечисленных в этой теме методов, а выкопать в ключевых местах наблюдаемой территории несколько специальных колодцев и дистанционно измерять уровень грунтовых вод в них: как станет известно, что этот уровень упал ниже допустимого и создалась угроза подсыхания торфа - тогда и открывать шлюзы. А в самом торфе, кроме температуры, не мерить ничего вообще.

[Evgen2]

Тогда придумайте сначала, как Вы без беспилотников собираетесь снимать любую информацию с многочисленных датчиков, размещенных разбросанно на достаточно большой площади лесов, полей и рек (в смысле ручьев, болот и маленьких озер, под ними тоже глубинные торфяные залежи бывают)...

Еще раз повторю - всё давно придумано, но это не имеет отношения к этому форуму.

С беспилотника ночью засечь источник тепловыделения (в виде живого человека, температура которого отличается от температуры окружающей среды на 15-20 гр С), говорят, что очень просто (приборы ночного видения давно уже в армии используются). Во всяком случае, нас именно этим пугают, когда говорят о том, что теперь если нас Америка оккупирует, то партизан в лесу больше не будет - их легко по тепловыделению засекут и прямо с беспилотника всех до единого порешат...

Вспоминаем кино "Хищник", как Шварцнеггер от Хищника глиной маскировался

Так давайте эту страшилку хоть к мирному делу приспособим - пусть беспилотники по мере необходимости мониторят факт отсутствия в Подмосковье подземных (да и наземных тоже) торфяных пожаров! А датчики, забитые вглубь торфяного слоя - просто выводят информацию о температуре внизу наружу/наверх, и подают ее в форме удобной для считывания пролетающими мимо беспилотниками.

Что касается неповерхностных торфяных пожаров - их на тепловизоре напрочь не видно, пока они не прогорят до поверхности.
Были попытки мониторить горение торфа по выделению СО и его детектированию, но чем это кончилось я не знаю.

Кстати, предлагаю вообще отказаться от измерения влажности торфа любым из перечисленных в этой теме методов, а выкопать в ключевых местах наблюдаемой территории несколько специальных колодцев и дистанционно измерять уровень грунтовых вод в них: как станет известно, что этот уровень упал ниже допустимого и создалась угроза подсыхания торфа - тогда и открывать шлюзы. А в самом торфе, кроме температуры, не мерить ничего вообще.

Уровень грунтовых вод может упасть ниже допустимого предела, но, если идут дожди и торф мокрый, то ничего открывать не надо. Или не открывать, а накачивать насосами (в этом случае расходуется электроэнергия).

[Smol]

Что касается неповерхностных торфяных пожаров - их на тепловизоре напрочь не видно, пока они не прогорят до поверхности...

Вот я и предлагаю: в потенциально опасные места забить колья поместить датчики температуры на некоторую глубину, соизмеримую с глубиной залегания торфа. А на поверхность вынести устройства для передачи данных о температуре с этих датчиков на беспилотник.
Кстати. стоимость часа полета американского беспилотника составляет сейчас порядка 3000 долларов, за час вполне можно весь Шатурский район облететь и собрать всю информацию.

[Evgen2]

Что касается неповерхностных торфяных пожаров - их на тепловизоре напрочь не видно, пока они не прогорят до поверхности...

Вот я и предлагаю: в потенциально опасные места забить колья поместить датчики температуры на некоторую глубину, соизмеримую с глубиной залегания торфа. А на поверхность вынести устройства для передачи данных о температуре с этих датчиков на беспилотник.
Кстати. стоимость часа полета американского беспилотника составляет сейчас порядка 3000 долларов, за час вполне можно весь Шатурский район облететь и собрать всю информацию.

глубина залегания торфа может быть до 6 метров, торф в естественном состоянии не самовозгорается.
Но сделать можно. Осталось найти заказчика.

[antabu]

Вот такая мысля пришла:
По идее, микроволновка настроена на частоту поглощения воды.
Если включить девайс со 100 мл воды или с литром, потребляемая от сети мощность будет разная?
Может, на этом принципе что-нибудь придумать?