اضافه کردن به علاقه‌مندی‌ها

نویسنده(ها)

محل انتشار

-

اطلاعات انتشار

سال

صفحات

۴ صفحه، از صفحه‌ی ۱ تا صفحه‌ی ۴

کلمات کلیدی

دانش رسان، سایت مقاله

در سیستم های مختلف اندازه گیری از مدارهای الکتریکی برای تعیین میزان رسانایی و یا ذخیره انرژی الکتریکی استفاده می گردد. اگر خاک به عنوان یک رسانه فرض شود، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن می تواند بر رفتار مدار و بنابراین اندازه گیری پارامترهای الکتریکی تاثیر گذارد. واکنش سریع، هزینه کم و دوام بالا، باعث شده سنسورهای الکترومغناطیسی و الکتریکی بیشترین روش قابل دسترسی برای تهیه نقشه خاک حین حرکت باشند. نقشه های به دست آمده به بافت خاک، شوری و ماده آلی، رطوبت و سایر ویژگی های خاک وابسته اند. توانایی هدایت الکتریسیته خاک،معمولاً با مقاومت الکتریکی )ER( و هدایت الکتریکی )EC( اندازه گیری می شود. هر دوی این مقادیر به نسبت ولتاژ و جریان الکتریکی سایت مقاله انتقال و دریافت الکترود مربوط می شود. در مورد اندازه گیری مستقیم مقاومت\ هدایت الکتریکی ، علف برهای بشقابی می توانند به صورت ساده به عنوان الکترود باشد که باعث ایجاد میدان می شود. فاصله بین الکترودها در تعیین عمق اندازه گیری موثر است. بنابراین، در صورتی که بیش از دو الکترود به طور همزمان استفاده شود می توان چندین عمق مختلف را اندازه گیری کرد. به عبارت دیگر، ابزار اندازه گیری EC بدون تماس را می توان با استفاده از یک جفت سلف ایجاد کرد. هنگامی که یک سیم پیچ انتقال با جریان متناوب است و در مجاورت خاک قرار داده شده است، میدان مغناطیسی باعث جریان شار الکتریکی در خاک می شود. این جریان با استفاده از یک سیم پیچ سایت مقاله که در مجاورت خاک قرار می گیرد حس می شود. فاصله بین دو سیم پیچ و جهت گیری آن در عمق اندازه گیری موثر است. تعداد زیادی توسعه تجاری انجام و به بازار عرضه شده است که در این روش ها از اندازه گیری مقاومت\ هدایت الکتریکی استفاده شده است. باچلر و فراهانی، فریتس و همکاران و Sudduth و همکاران، القای الکترومغناطیسی و سنسورهای تماسی در نقشه برداری از زمین های کشاورزی را مقایسه نموده اند 6]، 11 و .[28 آنها شباهت در الگوی نقشه و همبستگی بالا بین نقاط هم مرکز بصورت عددی (ضریب همبستگی پیرسون (0.92 را بیان کرد ه اند. اگر چه چند نقشه هدایت الکتریکی از داده های جمع آوری شده در مزرعه ممکن است از لحاظ الگوی تکرار، در زمانی که نقاط هم مرکز بصورت عددی با هم مقایسه می شوند تفاوت قابل ملاحظه ای داشته باشند. هنگام استفاده از یک سنسور الکترومغناطیسی ممکن است سرعت عملیات و ارتفاع، رطوبت خاک و دما، عمق خاک و خطای رانش ابزار دقیق نسبت به زمان اثرات قابل توجهی بر روی اندازه گیری های EC بگذارد .[26] از آنجا که خاک به ندرت یک ماده همگن است، مقادیر مقاومت \ هدایت الکتریکی اندازه گیری شده در سطح، نشان دهنده ویژگی های فیزیکی آشکار از یک محیط همگن با ابعاد مشابه در خاک در حال آزمایش است. بنابراین، بسیاری از پروفیل خاک های مختلف ممکن است اندازه گیری مقاومت\ هدایت ظاهری الکتریکی مشابهی داشته باشند .[9] در نتیجه مقادیر اندازه گیری مقاومت \ هدایت الکتریکی خاک موجود در مزرعه کشاورزی ناهمگنی زیادی را در بافت خاک، شوری و ماده آلی، رطوبت، و عمق خاک رس نشان می دهند [20] و از بیش از یکی از ویژگی های مهم فیزیکی خاک تحت تاثیر قرار می گیرند. ارتباط ثانویه با مواد مغذی خاک و PH در برخی از مطالعات مشاهده شده است. لوند و همکاران، همچنین کالبرن، کاربردهای بالقوه از اندازه گیری هدایت الکتریکی برای مدیریت خاص مکانی بیان کردند .[14] از آنجا که از لحاظ نظری یک اندازه گیری برای پیش بینی خواص خاک های مختلف در یک زمان کافی نیست، منطقی است که اندازه گیری ها به میزان ممکن زیاد باشند. فان و همکاران برای اندازه گیری همزمان خواص ظرفیت و رسانایی خاک تلاش کرده اند .[10] آنها از طریق آزمایش نشان دادند اگر یک فرکانس تجزیه و تحلیل پاسخ اعمال شود پتانسیل جدا کردن رطوبت خاک و شوری خاک وجود دارد .) R2 =0.56–0.73( لی و همکاران یک روش مشابه با کنترل تراکم و شرایط عمق خاک استفاده کردند که مقدار R2 برای رطوبت خاک و شوری خاک 0.88 و 0.83 به دست آمد .[16] این واقعیت که ثابت دی الکتریک آب از خاک بزرگتر است، ثابت اندازه گیری خازن یا دی الکتریک یک روش بسیار جذاب برای تعیین رطوبت خاک است. استار و پالتینانو و والی و همکاران ، یک سنسور باریک برای اندازه گیری رطوبت خاک حین حرکت طراحی کردند 32] و .[25 آنها گزارش کردند که 84% از واریانس سنسور می تواند از طریق تفاوت در مقدار رطوبت توضیح داده شود، در حالی که تراکم وزن مخصوص خشک خاک نیز اثر قابل توجهی در اندازه گیری به دست آمده دارد. لیو و همکاران سنسور رطوبت خاک که بر اساس دی الکتریک کار می کرد را در یک چیزل گنجاندند و از آن در انجام آزمایشهای مزرعه ای برای تعیین میزان رضایت بخش بودن سیستم تحت شرایط پویا مزرعه استفاده کردند .[18] آنها سنسور رطوبت را در یک بلوک نایلون عایق به دور از هرگونه فلز، به طور مستقیم در پشت لبه برش سنسور نقشه برداری مقاومت مکانیکی خاک قرار دادند. آزمایشهای مزرعه ای نشان داد که این یک روش مناسب برای اندازه گیری سریع محتوای رطوبت خاک در محل است، اگر چه شوری خاک، دما و شاید بافت خاک اندازه گیری رطوبت را تحت تاثیر قرار می دهد. آندراده و همکاران این سنسور را برای غلبه بر دخالت بهبود دادند .[4] اگر چه در مطالعه خود هیچ اثر قابل توجهی از بافت خاک تشخیص داده نشد، ولی تاثیر دما و شوری قابل ملاحظه بود. ارزیابی سنسور نشان می دهد که ارتباط قابل قبول در آزمونهای آزمایشگاهی و مزرعه ای برای رطوبت حجمی (مقدار0.87 R2 و (0.78 بود. جدول 1 خلاصه سنسورهای الکتریکی و الکترومغناطیسی که شرح داده شد است را بیان می دارد. به نظر می رسد که رسانایی و خواص خازنی خاک است که می تواند اندازه گیری حین حرکت چند ویژگی خاک زراعی را تحت تاثیر قرار دهد. این است که نوع خاکعمدتاً( بافت خاک) به میزان قابل توجهی تحت تاثیر خروجی سنسورهای مقاومت \ هدایت الکتریکی است. تنوع میزان شوری خاک، رطوبت و ویژگی های دیگر در تداخل با این رابطه است.<\p>

 <\p>

.4,2 سنسورهای الکتروشیمیایی<\p>

 روشهای الکتروشیمیایی به طور مستقیم به ارزیابی حاصلخیزی خاک می پردازند. بدین طریق کهمعمولاً با الکترود یون انتخابی (شیشه یا پلیمر غشاء و فرآیندهای غشایی) و یا ترانزیستور اثر میدان یون انتخابی )ISFET( انجام می شود. در هر دو مورد اندازه گیری ولتاژ (اختلاف پتانسیل) بین سنجش و بخش مرجع از سیستم به غلظت یون های خاص H +)، K +، –NO3، و غیره) مربوط می شود. الکترود های انتخابی، توسط آزمایشگاه خاک تجاری جهت انجام آزمون های استاندارد شیمیایی خاک (از جمله اندازه گیری PH خاک) استفاده می شود. ترانزیستور اثر میدان یون انتخابی، دارای مزایای متعددی نسبت به الکترود یون انتخابی، از جمله ابعاد کوچک، امپدانس خروجی پایین، نسبت سیگنال به نویز بالا، پاسخ سریع و توانایی ادغام چندین سنسور بر روی یک تراشه الکترونیکی است. در یک مطالعه آزمایشگاهی بیرل و هامل به بررسی استفاده از یک تراشه چند ISFET سنسور برای اندازه گیری نیترات خاک در یک تجزیه و تحلیل سیستم تزریق جریان )FIA( با استفاده از نرخ جریان کم، زمان تزریق کوتاه و سریع شستشو پرداختند .[5] اخیراً تحقیقات در استخراج سریع نیترات نشان داد که انتخاب آگاهانه از تکنیک های تجزیه و تحلیل داده ها می تواند اندازه گیری نیترات در 5–2 ثانیه بعد از تزریق محلول استخراج به عصاره خاک صورت پذیرد .[23]<\p>

آد ست و همکاران نیز یک نمونه اولیه خاک نیترات سیستم های نظارت متشکل از یک نمونه خاک واحد انتقال و اندازه گیری، واحد استخراج و اندازه گیری و یک دستگاه کنترل را مورد پژوهش قرار دادند .[3] نتایج حاصل از طریق تجزیه و تحلیل منحنی های پاسخ، برای انواع مختلف خاک، یک روش برای پیش بینی نیترات خاک با استفاده از یک الکترود NO3 یون انتخابی در کمتر از 10 ثانیه را نشان داد. در حالی که به دست آوردن نتایج قابل قبول در طول آزمایش، ارزیابی مزرعه نشان می دهد که نیاز به بهبود بیشتری از نمونه و دیگر اجزای سیستم است.(جدول(3
.3 نتایج و بحث <\p>

بکارگیری فنآوری کشاورزی دقیق امری مسلم و اجتناب ناپذیرمیباشد و هم اکنون در بسیاری از کشورهای پیشرفته این فناوری بکار گرفته شده است. طبیعتاً هر کشوری که بتواند سریعتر این فناوری را بومی سازی نماید، هزینههای ناشی از وابستگی در آن به حداقل خواهد رسید. از موضوعات اساسی کشاورزی دقیق، لزوم شناخت و اصلاح دقیق خاک در نقاط مختلف مزرعه است که سبب افزایش راندمان و عملکرد آن میشود. سنسورهای تجاری موجود توانایی اندازه گیری خصوصیاتی نظیر رسانایی و مقاومت الکتریکی PH خاک را دارا می باشند و می توان از آنها بطور مستقیم برای اندازه گیری برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک استفاده نمود که به این طریق میتوان مدیریت جامعی را بر کشاورزی اعمال نمود. با توجه به اطلاعات کم در زمینه استفاده از سنسورهای در حین حرکت در ایران برنامه ریزی در استفاده از این سیستم ها گامی بلند در جهت استفاده و اعمال کشاورزی دقیق می باشد. امید است که محققان و پژوهشگران اندیشمند، این عرصه نوین از علم را مورد توجه قرار داده و تحقیقاتی را در زمینههای تطابق این فناوری با کشور برداشته و آنرا مطابق شرایط اقتصادی، اجتماعی و علمی ایران قرار دهند تا همگی در جهت توسعه کشاورزی ایران قدم برداریم.<\p>

 <\p>

راهنمای دریافت مقاله‌ی «سنسورهای الکتریکی و الکترومغناطیسی» در حال تکمیل می‌باشد.

دریافت فایل PDF

۳۸۵۰ تومان

دریافت فایل Word + PDF

۶۶۰۰ تومان