Classification des capteurs d'humidité du sol

Classification des capteurs d'humidité du sol

Après plus d'un demi-siècle de développement, les capteurs d'humidité du sol se sont déclinés en de nombreuses variétés et formes. La mesure de l'humidité est complexe, et les hygromètres à cheveux, hygromètres à bulbe sec et humide, etc., ne répondent plus aux besoins actuels. C'est pourquoi divers capteurs d'humidité du sol ont été développés. Selon leurs principes de mesure, les capteurs d'humidité peuvent être classés en capteurs capacitifs, résistifs, sensibles aux ions, à l'intensité lumineuse et à ondes acoustiques de surface.

1. Capteur capacitif d'humidité du sol

L'élément sensible du capteur capacitif d'humidité du sol est un condensateur hygrométrique, dont les principaux matériaux sont généralement des oxydes métalliques et des polymères de haut poids moléculaire. Ces matériaux ont une forte capacité d'adsorption des molécules d'eau, et la quantité d'eau adsorbée varie en fonction de l'humidité ambiante.

En raison du moment dipolaire électrique important des molécules d'eau, la permittivité du matériau change après absorption d'eau, et la capacité du condensateur change également. Cette variation est convertie en signal électrique, permettant ainsi de surveiller l'humidité.

Les condensateurs hygrométriques sont généralement constitués de films polymères. Lorsque l'humidité ambiante varie, la constante diélectrique du condensateur hygrométrique change, ainsi que sa capacité. La variation de capacité est proportionnelle à l'humidité relative. Cette caractéristique permet de mesurer l'humidité.

Les supports de détection capacitifs de l'humidité du sol couramment utilisés sont : le silicium poreux, le polyimide, en plus du polysulfone (PSF), du polystyrène (PS), du PMMA (polymérisation plasma linéaire et réticulée).

2. Capteur d'humidité du sol résistif

L'élément sensible du capteur d'humidité du sol de type résistance est une résistance sensible à l'humidité, et ses principaux matériaux sont généralement des diélectriques, des semi-conducteurs, des céramiques poreuses, etc. Ces matériaux ont une forte adsorption à l'eau, et la résistivité/conductivité changera avec le changement d'humidité après absorption d'eau, de sorte que le changement d'humidité peut entraîner le changement de la valeur de résistance de la résistance hygroscopique, et le changement de la valeur de résistance peut être converti en électricité requise. Signal.

Par exemple, une solution aqueuse de chlorure de lithium forme un film sur le substrat. Avec l'augmentation ou la diminution de la teneur en vapeur d'eau de l'air, le film absorbe l'humidité et se déshumidifie, la concentration en sel de la solution diminue et augmente, et la résistivité augmente et diminue en conséquence. La résistance entre les deux étages augmente et diminue. Un autre exemple est la résistance céramique poreuse sensible à l'humidité. La céramique elle-même est composée de nombreuses petites particules cristallines. La plupart des pores sont reliés au monde extérieur. Les molécules d'eau peuvent être adsorbées à travers les pores, ce qui entraîne des variations de concentration ionique, entraînant des variations de résistance entre les deux électrodes.

3. Capteur d'humidité du sol ionique

Les transistors à effet de champ sensibles aux ions (ISFET) font partie des biocapteurs à semi-conducteurs, développés dans les années 1970 par P. Bergeld. L'ISFET entre en contact direct avec la solution tampon ionique de la solution mesurée via différents matériaux sensibles en couches minces sur la grille, ce qui permet de mesurer la concentration ionique de la solution.

Dispositif sensible aux ions. La membrane sélective aux ions (membrane sensible) et le convertisseur sont composés de deux parties. La membrane sensible identifie le type et la concentration des ions, tandis que le convertisseur convertit les informations captées par la membrane sensible en signaux électriques. Le transistor à effet de champ à détection d'ions est constitué d'une couche de film sensible sur la grille isolante. Les différents types d'ions détectés par les différents films sensibles diffèrent également, ce qui leur confère une sélectivité ionique.