Soil Water Content Measurement with a High-Frequency Capacitance Sensor

Gardner, C. M. K.; Dean, Thomas J.; Cooper, J. David

doi:10.1006/jaer.1998.0338

Cited by 82 publications

(61 citation statements)

References 4 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Tal situação permite dizer que a sensibilidade do sensor capacitivo é alta para baixos valores de conteúdo de água no solo. Resultados semelhantes foram observados por GARDNER et al (1998).…”

Section: Resultsunclassified

“…Esses sensores promovem alternativas para monitorar o teor de água no solo, como evidenciaram ZAZUETA & XIN (1994), que descreveram a grande capacidade que esses sensores têm de avaliar o conteúdo de água absoluta existente no solo em qualquer profundidade, com nível de precisão relativamente alto. Isso é possível porque, de acordo com GARDNER et al (1998), a técnica da capacitância elétrica é um método capaz de medir a permissividade dielétrica no solo, podendo ser usada frequentemente para medições do seu conteúdo de água. Todavia, o efeito da temperatura em sensores, utilizados para quantificar o teor de água do solo, já foi reportado por COELHO & TEIXEIRA (2004), que explicaram a ocorrência de oscilações nas respostas dos sensores, quando expostos às flutuações de temperatura.…”

unclassified

“…Desse modo, SANTOS et al (2006) asseguram que pode ser confiável a transferência dos modelos de calibração em laboratório para aplicações práticas em condições de campo. Além disso, GARDNER et al (1998) ressaltam que, mesmo em condições de laboratório, cuidadosamente controladas, uma calibração individual do sensor capacitivo, para cada tipo de solo, é necessária quando se deseja obter medidas absolutas de conteúdo de água.…”

unclassified

See 2 more Smart Citations

Avaliação de sensor capacitivo para o monitoramento do teor de água do solo

et al. 2010

View full text Add to dashboard Cite

RESUMO:Este trabalho teve como objetivo avaliar sensores capacitivos desenvolvidos para monitorar o teor de água do solo. Os sensores foram submetidos a testes para avaliar o efeito da temperatura, o tempo de resposta, obter a equação de calibração e determinar a sua sensibilidade. Foram analisados em diferentes situações (solo, água e ar) e temperaturas (25 °C; 20 °C; 15 °C; 10 °C; 5° C e 0 °C). A calibração foi efetuada com um dos sensores capacitivos instalado em uma coluna de solo (indeformada) contida em um tubo de PVC (0,015066 m³) e suspensa em um dos lados de uma balança de braços. Na outra extremidade da balança, havia uma célula de carga conectada a um sistema de aquisição de dados. Os resultados indicaram redução na frequência do sensor capacitivo com o aumento da temperatura. O sensor capacitivo apresentou alta velocidade de resposta (menos de um segundo) ao imergi-lo na água e às variações da quantidade de água na amostra de solo e detectou as mudanças de perda de água pela coluna de solo no decorrer deste experimento, apresentando maior sensibilidade à medida que se diminui o conteúdo de água no solo. Portanto, o sensor capacitivo pode ser utilizado para determinar o teor de água do solo de forma adequada. PALAVRAS-CHAVE:automação, irrigação, capacitância, constante dielétrica. EVALUATION OF A CAPACITANCE SENSOR FOR MONITORING SOIL WATER CONTENTABSTRACT: This paper aims to evaluate a capacitance sensor for monitoring soil water content. Capacitance sensors were tested to evaluate the effect of temperature and response time, and to obtain the calibration equation and their sensitivity. Sensors were placed in different environments (soil, water and air) and temperatures (25 °C, 20 °C, 15 °C, 10 °C, 5 °C and 0 °C). The calibration was performed with one of the capacitance sensors installed in a PVC column containing 0.015066 m 3 of undisturbed soil and hanged on one side of a scale with a load cell connected to a data acquisition board on the other side. Results showed reductions in the frequency response of the capacitance sensor with increasing temperature. The response time was low (less than one second) as it was immersed into water, as well as to an abrupt change in soil moisture in the soil column. It was verified that the sensitivity of the sensor increases as the soil moisture decreases. Therefore, the capacitance sensor can be used to determine the soil moisture.KEYWORDS: automation, irrigation, capacitance, dielectric constant. INTRODUÇÃOPara realizar o manejo adequado de irrigação, é importante conhecer o teor de água existente no solo para, dessa forma, aplicar a quantidade de água necessária e no tempo correto. Nesse contexto, a utilização de sensores é um dos meios mais precisos para acompanhar o conteúdo de água no solo, e sua aplicação vem trazendo várias contribuições ao meio agrícola.

show abstract

Section: Resultsunclassified

unclassified

See 1 more Smart Citation

Avaliação de sensor capacitivo para o monitoramento do teor de água do solo

et al. 2010

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…It is also possible to use GPR detection to calculate soil's moisture content using Topp's empirical equation once the dielectric constant has been established (Gardner et al, 1998); however, the method is easily affected by errors due to the complexity of radar wave propagation in underground media. Because it is difficult to recognize the reflection horizons within the media, it is not possible to determine the precise wave velocities of two separate horizons.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Application of the Ground Penetrating Radar ARMA power spectrum estimation method to detect moisture content and compactness values in sandy loam

Fan

Wang

et al. 2015

Journal of Applied Geophysics

View full text Add to dashboard Cite

“…Calibrations for specific soils have also been reported by others, including Mead et al (1995) for sandy loam, Paltineanu and Starr (1997) for silt loam, and Morgan et al (1999) for fine sand; however, the validity of manufacturer's calibration has not been demonstrated for coarse-textured soils. Gardner et al (1998) and Gupta and Jangid (2011) found that for a given u v a greater bulk density (r b ) results in a larger relative dielectric permittivity (K a ) (commonly referred to as dielectric constant) than a lower density. The frequency readings of EnvironSCAN sensors change as the K a of the soil changes.…”

mentioning

confidence: 99%

Density-dependent calibration of multisensor capacitance probes in coarse soil

et al. 2015

View full text Add to dashboard Cite

. 2015. Density-dependent calibration of multisensor capacitance probes in coarse soil. Can. J. Soil Sci. 95: 331Á336. Coarse-textured reconstructed soils are utilized extensively in the reclamation of mining waste. Accurate and continuous sensing of soil water content is required to understand soil water dynamics and evaluate the hydraulic characteristics of these soils. The EnviroSCAN (Sentek Pty. Ltd, Australia) is a semi-permanent multisensor capacitance probe (MCP) capable of continuous measurement of volumetric water content (u v ) and has been used to monitor reclamation soil cover performance. Calibration of these probes is required to improve the accuracy of field measurements. In this study, field and laboratory measurements were undertaken over a range of water contents and bulk densities to refine the relationship between u v and scaled frequency (SF) measured by the MCP. The manufacturer's calibration equation tended to underestimate u v under wet conditions (u v 0.35 cm 3 cm Á3). Our experimental data showed that bulk density (r b ) did affect the MCP calibration and consequently a new calibration equation that includes the effect of r b is developed using laboratory measurements and validated using field measurements. This equation provided the highest degree of correlation and the smallest standard deviation of prediction to measured values of u v for laboratory and field measurements, respectively. This calibration improves the application of the EnviroSCAN for coarse-textured soils such as those utilized in this study.Key words: Bulk density, multisensor capacitance probe, coarse soil Zettl, J. D., Huang, M., Barbour, S. L. et Si, B. C. 2015. É talonnage des sondes a`capteurs capacitifs multiples d'apre`s la densite´dans les sols a`texture grossie`re. Can. J. Soil Sci. 95: 331Á336. On recourt abondamment aux sols artificiels a`texture grossie`re pour restaurer les ste´riles des ope´rations minie`res. Afin de bien comprendre la dynamique de l'eau dans le sol et d'e´valuer les proprie´te´s hydrauliques du sol, il faut de´terminer avec pre´cision et de manie`re constante la concentration d'eau dans le sol. EnviroSCAN (Sentek Pty. Ltd, Australie) est une sonde semi-permanente a`nombreux capteurs capacitifs, capable de mesurer de fac¸on continue la volume´trie de l'eau (u v ). On y recourt pour ve´rifier la performance de la couverture des sols restaure´s. La sonde doit toutefois eˆtre e´talonne´e afin que les mesures prises sur le terrain soient plus pre´cises. Dans cette e´tude, les auteurs ont effectue´des releve´s sur le terrain et en laboratoire avec une teneur en eau et une masse volumique variables en vue d'e´tablir avec plus de pre´cision les liens entre u v et la fre´quence e´chelonne´e que mesure la sonde. L'e´quation d'e´talonnage fournie par le fabricant a tendance a`sous-estimer u v en conditions humides (u v 0,35 cm 3 par cm 3 ). Les donne´es expe´rimentales des auteurs indiquent que la masse volumique (r b ) affecte l'e´talonnage de la sonde. C'est pourquoi ils ont mis au point une no...

show abstract

Soil Water Content Measurement with a High-Frequency Capacitance Sensor

Cited by 82 publications

References 4 publications

Avaliação de sensor capacitivo para o monitoramento do teor de água do solo

Avaliação de sensor capacitivo para o monitoramento do teor de água do solo

Application of the Ground Penetrating Radar ARMA power spectrum estimation method to detect moisture content and compactness values in sandy loam

Density-dependent calibration of multisensor capacitance probes in coarse soil

Contact Info

Product

Resources

About