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DE29521250U1 - Device for measuring the matrix potential in the soil - Google Patents

Device for measuring the matrix potential in the soil

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DE29521250U1
DE29521250U1 DE29521250U DE29521250U DE29521250U1 DE 29521250 U1 DE29521250 U1 DE 29521250U1 DE 29521250 U DE29521250 U DE 29521250U DE 29521250 U DE29521250 U DE 29521250U DE 29521250 U1 DE29521250 U1 DE 29521250U1
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measuring
soil
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electrodes
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DE29521250U
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LIU JIN CHEN DR
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LIU JIN CHEN DR
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16Control of watering
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    • GPHYSICS
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Description

Vorrichtung zur Messung des MatrixpotentiaIs im BodenDevice for measuring the matrix potential in soil

Der Gegenstand der Erfindung ist ein Aufsatz für die Sonde der Time-Domain Reflectrometry (TDR) , die zur Bestimmung des volumetrischen Wassergehalts im Boden konzipiert ist (Europäisches Patentnr.: 92402596.8). Unter Verwendung des Aufsatzes kann mit der Sonde das Matrixpotential im Boden gemessen werden.The subject of the invention is an attachment for the Time-Domain Reflectrometry (TDR) probe, which is designed to determine the volumetric water content in the soil (European Patent No.: 92402596.8). Using the attachment, the probe can measure the matrix potential in the soil.

Das Matrixpotential ist eine Größe für die Bindefestigkeit zwischen Wasser und Bodenpartikeln verursacht durch Kapillarkräfte im Boden. Für die Forschung in der Pflanzenphysiologie, Bodenkunde und Hydrologie sowie für die Land- und Forstwirtschaft ist die Kenntnis über das Matrixpotential von großer Bedeutung. Zu seiner Bestimmung sind mehrere Methoden bekannt: Tensiometer, Psychrometer und Gipsblock sowie Neutronensonde, gravimetrischer Wassergehalt und Time-Domain Reflectrometry (TDR). Alle diese Methoden haben entweder einen schmalen Meßbereich (Tensiometer) oder von Bodeneigenschaften abhängige Einsatzmöglichkeiten (Gipsblock, Psychrometer) oder sie benötigen eine Kennkurve über die Beziehung zwischen Wassergehalt und Matrixpotential (pF-Kurve) des zu untersuchenden Bodens (Neutronensonde, gravimetrischer Wassergehalt und Time-Domain Reflectrometry (TDR)) (zusammenfassende Bewertungen siehe Philip W. Rundel and Wesley M. Jarrell (1990): Water in the environment, in: R.W. Pearcy, J. Ehleringer, H.A. Mooney and P.W. Rundel (eds.): Plant Physiological Ecology, Chapman and Hall, London, New York, 29-41).The matrix potential is a value for the bond strength between water and soil particles caused by capillary forces in the soil. Knowledge of the matrix potential is of great importance for research in plant physiology, soil science and hydrology as well as for agriculture and forestry. Several methods are known for determining it: tensiometer, psychrometer and gypsum block as well as neutron probe, gravimetric water content and time-domain reflectrometry (TDR). All of these methods either have a narrow measuring range (tensiometer) or application options that depend on soil properties (gypsum block, psychrometer) or they require a characteristic curve of the relationship between water content and matrix potential (pF curve) of the soil to be examined (neutron probe, gravimetric water content and time-domain reflectrometry (TDR)) (for summary evaluations see Philip W. Rundel and Wesley M. Jarrell (1990): Water in the environment, in: R.W. Pearcy, J. Ehleringer, H.A. Mooney and P.W. Rundel (eds.): Plant Physiological Ecology, Chapman and Hall, London, New York, 29-41).

Die TDR-Sonde ermittelt direkt den volumetrischen Wassergehalt im Boden (G.C. Topp and J.L. Davis (1985) : Measurement of Soil Water Content using Time-domain Reflectrometry (TDR)—A Field Evaluation. Soil Sei. Soc. Am. J., Vol. 49, 19-24). Um das Matrixpotential zu erhalten, müssen die Meßwerte über die pF-Kurve des Bodens umgerechnet werden. DerenThe TDR probe directly determines the volumetric water content in the soil (G.C. Topp and J.L. Davis (1985) : Measurement of Soil Water Content using Time-domain Reflectrometry (TDR)—A Field Evaluation. Soil Sei. Soc. Am. J., Vol. 49, 19-24). In order to obtain the matrix potential, the measured values must be converted using the pF curve of the soil.

Ermittlung ist nicht nur zeitaufwendig (in der Regel über vier Wochen), sondern auch kompliziert und daher kostspielig. Ferner können durch Schrumpfung und Quellung des Bodens kleine Zwischenräume zwischen den TDR-Meßstäben und dem Boden entstehen, wodurch erhebliche Meßfehler verursacht werden (T.J. Dean, J.P. Bell and A.J.B. Baty (1987): Soil Moisture Measurement by an improved Capacitance Technique, Part I. Sensor Design and Performance. Journal of Hydrology, 93, 67-78). Diese Fehler pflanzen sich bei der Umrechnung zum Matrixpotential fort.Determination is not only time-consuming (usually over four weeks), but also complicated and therefore expensive. Furthermore, shrinkage and swelling of the soil can create small gaps between the TDR measuring rods and the soil, causing significant measurement errors (T.J. Dean, J.P. Bell and A.J.B. Baty (1987): Soil Moisture Measurement by an improved Capacitance Technique, Part I. Sensor Design and Performance. Journal of Hydrology, 93, 67-78). These errors are propagated when converting to matrix potential.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zur Bestimmung des volumetrischen Wassergehalts im Boden konzipierte TDR-Sonde so umzurüsten, daß sie das Matrixpotential im Boden ohne Verwendung von pF-Kurven direkt mißt und dabei die Fehler behebt, die wegen der Zwischenräume zwischen den TDR-Meßstäben und dem Boden entstehen.The invention is based on the task of converting the TDR probe designed to determine the volumetric water content in the soil so that it directly measures the matrix potential in the soil without using pF curves and thereby eliminates the errors that arise due to the gaps between the TDR measuring rods and the soil.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die TDR-Sonde entsprechend dem Anspruch 1 in einem Aufsatz angeordnet ist. Dadurch mißt die Sonde nicht den Wassergehalt im Boden, sondern den in der Füllung des Aufsatzes. Über die pF-Kurve der Füllung kann der ermittelte Wassergehalt durch eine integrierte elektronische Transformation als Matrixpotential der Füllung des Aufsatzes direkt ausgegeben werden oder nachträglich zum Matrixpotential der Füllung umgerechnet werden. Da die Füllung mit dem zu messenden Boden in Kontakt steht und zwischen den beiden nach einer bestimmten Zeit ein Gleichgewicht im Matrixpotential herrscht, ist das Matrixpotential der Füllung dem des umgebenden Bodens gleich. Somit erhält man direkt das Matrixpotential des Bodens. The object is achieved according to the invention in that the TDR probe is arranged in an attachment according to claim 1. As a result, the probe does not measure the water content in the soil, but rather that in the filling of the attachment. Using the pF curve of the filling, the determined water content can be output directly as the matrix potential of the filling of the attachment using an integrated electronic transformation or can be subsequently converted to the matrix potential of the filling. Since the filling is in contact with the soil to be measured and there is an equilibrium in the matrix potential between the two after a certain time, the matrix potential of the filling is the same as that of the surrounding soil. This gives the matrix potential of the soil directly.

Die Füllung des Aufsatzes wird dabei von unten mit einer Federvorrichtung angedrückt, so daß auch im trockenen Zustand zwischen den TDR-Meßstäben und der Füllung des Aufsatzes keine Zwischenräume entstehen und dadurch bedingte Meßfehler vermieden werden können.The filling of the attachment is pressed from below with a spring device so that even when dry, no gaps arise between the TDR measuring rods and the filling of the attachment, thus avoiding measurement errors.

• · · t · · t

Der Meßbereich und die Meßgenauigkeit der mit dem Aufsatz ausgerüsteten TDR-Sonde werden durch die Eigenschaften der Füllung (pF-Kurve) bestimmt und können nach Bedarf variiert werden.The measuring range and the measuring accuracy of the TDR probe equipped with the attachment are determined by the properties of the filling (pF curve) and can be varied as required.

Die mit dem Aufsatz ausgerüstete TDR-Sonde mißt in einem weiten Bereich direkt das Matrixpotential, vermeidet Fehler infolge Zwischenraumbildung zwischen den TDR-Meßstäben und dem Boden und eignet sich vor allem für Dauermessungen.The TDR probe equipped with the attachment measures the matrix potential directly over a wide range, avoids errors due to gap formation between the TDR measuring rods and the ground and is particularly suitable for continuous measurements.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Dabei zeigt in jeweils perspektivischer Ansicht:An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawings. Each of these shows a perspective view:

Fig. l: den Aufsatz nach der Erfindung, teilweiseFig. l: the attachment according to the invention, partially

geschnitten,
Fig. 2: die Sonde und
Fig. 3: die Halterung des Aufsatzes.
cut,
Fig. 2: the probe and
Fig. 3: the holder of the attachment.

Hieran wird deutlich, daß die handelsübliche TDR-Sonde 1 zwei Meßstäbe 2 enthält. Diese sind in einem Aufsatz angeordnet, der von außen nach innen aus einem feinen Nylonnetz 5, einer Halterung 3 aus Kunststoff, einer Füllung aus einem wasserdurchlässigen Material 4 und einer Federvorrichtung 6, 7 besteht. Als Füllung können Materialien verwendet werden, die eine geringe Dieletrizitätskonstante, unter Einfluß von Bodenlösungen eine stabile pF-Charakteristik und eine ausreichende Wasserdurchlässigkeit aufweisen.This makes it clear that the commercially available TDR probe 1 contains two measuring rods 2. These are arranged in an attachment which, from the outside to the inside, consists of a fine nylon net 5, a holder 3 made of plastic, a filling made of a water-permeable material 4 and a spring device 6, 7. Materials that have a low dielectric constant, a stable pF characteristic under the influence of soil solutions and sufficient water permeability can be used as the filling.

Die Füllung 4, das Netz 5 und die Federvorrichtung 6, 7 sind durch die Halterung auf der TDR-Sonde 1 so angebracht, daß sich der für die Wassergehaltsbestimmung relevante Ausbreitungsbereich der Magnetwellen von den TDR-Meßstäben 2 vollständig in der Füllung 4 befindet, und daß ein Austausch von Wasser in flüssiger bzw. in gasförmiger Form zwischen der Füllung 4 und dem zu messenden Boden gewährleistet ist.The filling 4, the net 5 and the spring device 6, 7 are attached to the TDR probe 1 by the holder in such a way that the propagation area of the magnetic waves from the TDR measuring rods 2 relevant for determining the water content is completely in the filling 4 and that an exchange of water in liquid or gaseous form between the filling 4 and the soil to be measured is ensured.

Claims (8)

SchutzansprücheProtection claims 1. Meßgerät zum Messen des Matrixpotentials im Boden mit:1. Measuring device for measuring the matrix potential in the soil with: einer Meßzelle mit einem Gehäuse, das zumindest abschnittsweise aus einem Material besteht, welches ein Eindringen von Bodenfeuchtigkeit in das Innere des Gehäuses ermöglicht, mindestens zwei in dem Gehäuse angeordneten und voneinander beabstandeten Elektroden und einem Dielektrikum, das den Zwischenraum zwischen Elektroden und Gehäuseinnenwand auffüllt,a measuring cell with a housing which consists at least in sections of a material which allows soil moisture to penetrate into the interior of the housing, at least two electrodes arranged in the housing and spaced apart from one another and a dielectric which fills the space between the electrodes and the inner wall of the housing, einer elektrischen Schaltung, die den Wassergehalt im Dielektrikum der Meßzelle erfaßt und daraus anhand eines vorbekannten Zusammenhangs zwischen Wassergehalt und Matrixpotential des verwendeten Dielektrikums das im Dielektrikum vorliegende Matrixpotential ermittelt.an electrical circuit that detects the water content in the dielectric of the measuring cell and uses a previously known relationship between water content and matrix potential of the dielectric used to determine the matrix potential present in the dielectric. 2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle ein zylinderförmiges Gehäuse und zwei darin parallel verlaufende Stabelektroden aufweist.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring cell has a cylindrical housing and two rod electrodes running parallel therein. 3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Dielektrikum eine Permitivitätszahl von kleiner oder gleich 81 aufweist.3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the dielectric used has a permittivity of less than or equal to 81. 4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung den Wassergehalt im Dielektrikum über eine Messung der zwischen den Elektroden herrschenden Kapzität erfaßt.4. Measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical circuit detects the water content in the dielectric by measuring the capacitance between the electrodes. 5. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung den Wassergehalt5. Measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrical circuit measures the water content über eine TDR-Messung, bei der eine elektromagnetische Welle entlang den Elektroden durch das Dielektrikum gesendet wird, erfaßt.via a TDR measurement, in which an electromagnetic wave is sent along the electrodes through the dielectric. 6. Meßzelle zum Messen des Matrixpotentials im Boden mit:6. Measuring cell for measuring the matrix potential in the soil with: einem Gehäuse, das zumindest abschnittsweise aus einem Material besteht, welches ein Eindringen von Bodenfeuchtigkeit in das Innere des Gehäuses ermöglicht,a housing which consists at least in sections of a material which allows soil moisture to penetrate into the interior of the housing, mindestens zwei in dem Gehäuse angeordneten und voneinander beabstandeten Elektroden, undat least two electrodes arranged in the housing and spaced apart from each other, and einem Dielektrikum mit einer Permitivitätszahl von kleiner oder gleich 81, das den Zwischenraum zwischen den Elektroden und der Gehäuseinnenwand auffüllt.a dielectric with a permittivity of less than or equal to 81, which fills the space between the electrodes and the inner housing wall. 7. Meßzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die7. Measuring cell according to claim 6, characterized in that the Meßzelle ein zylinderförmiges Gehäuse und zwei darin parallel verlaufende Stabelektroden aufweist.Measuring cell has a cylindrical housing and two rod electrodes running parallel therein. 8. Meßzelle nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Meßzelle zumindest teilweise durch ein Nylonnetz gebildet wird.8. Measuring cell according to claim 6 or 7, characterized in that the housing of the measuring cell is at least partially formed by a nylon net.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2398637A (en) * 2002-12-16 2004-08-25 Sentek Pty Ltd Soil matric potential and salinity measurement
DE202019103996U1 (en) * 2019-07-19 2020-10-20 Manuel Friedrich Soil moisture meter and probe

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2398637A (en) * 2002-12-16 2004-08-25 Sentek Pty Ltd Soil matric potential and salinity measurement
GB2398637B (en) * 2002-12-16 2006-07-05 Sentek Pty Ltd Soil matric potential and salinity measurement apparatus and method of use
DE202019103996U1 (en) * 2019-07-19 2020-10-20 Manuel Friedrich Soil moisture meter and probe

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