بررسي ساخت حساسه‌هاي تدفيني دستگاه رطوبت‌سنج ‏TDR‏ ‏و ارزيابي عمل‌كرد آن‌ها در برآورد رطوبت خاك

Investigating the manufacture of TDR burials waveguides and ‎evaluation of their application in soil moisture estimation

رطوبت خاك يكي از عوامل مهم و تعيين كننده رفتار خاك در طرح‌هاي آب و خاكو منابع طبيعي است. اصولاً روش‌هاي متداول اندازه‌گيري رطوبت خاك بسيار وقت‌گير و هزينه‌بر هستند. در حال حاضر با استفاده از دستگاه بازتاب زماني امواج TDR، مي‌توان رطوبت خاك را در مدت كوتاهي اندازه‌گيري نمود. اما گراني حس‌گرهاي تدفيني دستگاه فوق، استفاده از آن‌را در سطح گسترده از نظر اقتصادي توجيه‌ناپذير مي‌سازد. در بيش‌تر موارد براي تعيين رطوبت خاك با استفاده از دستگاه TDR، از حس‌گرهاي تماسي استفاده مي‌شود. در اين دستگاه رطوبت قرايت شده معرف ميانگين رطوبت از سطح خاك تا عمق معادل طول حساسه است. ليكن به‌دليل اين‌كه در عرصه‌هاي منابع طبيعي، بافت اكثر خاك‌ها سبك بوده و داراي قلوه سنگ هستند، امكان نصب آن‌ها مقدور نبوده و نتايج به‌دست آمده از اين دسته از حس‌گرها دقيق نيست. لذا بهتر است از حس‌گرهاي تدفيني استفاده شود. به‌علت گران بودن حس‌گر‌هاي تدفينياستاندارد، طراحي و ساختآن‌ها در دستور كار قرار گرفت. به‌اين­ منظور با آزمون‌هاي مكرر، با انتخاب كابل، فيش BNCمناسب و تجزيه فلزكاريميله‌هاي مياني و كناري و انتخاب فولاد‌هاي مناسب همچنين افزايش دقت در مراحل ساخت، حس‌گر‌هاي تدفيني ساخته شدند. در اين مرحله حس‌گر‌هاي دست‌ساز در طيف وسيعي از دامنه رطوبتي در خاكي با بافت لومسيلتي، مشابه حس‌گر استاندارد عمل نمودند.سپس به‌منظور واسنجي حس‌گر‌هاي دست‌ساز در مقايسه با حس‌گر استاندارد، سه طبقه بافت خاك شامل بافت سبك (لوم شني)، متوسط (لوم) و سنگين (رسيسيلتي) انتخاب شد و با اعمال رطوبت‌هاي مختلف (از حد اشباع تا هوا خشك)، مقادير رطوبت حجمي خاك در سه پنجره برداشت و در مدت سه ماه قرايت شد. برقراري روابط همبستگي نشان داد كه اختلاف معني‌داري در سطح يكدرصد بين نتايج حس‌گرهاي ساخته شده و نتايج حس گر استاندارد وجود نداشته و بين آن‌ها درجه همبستگي بالايي وجود دارد. بالاترين درجه همبستگي در پنجره برداشت 10 نانوثانيه و در بافت لوم شني مشاهده شد. روابط مربوط در بافت‌هاي لوم شني، لوم و رسيسيلتي در پنجره برداشت 10 نانوثانيه به‌ترتيب y=1013x-0.3661 ، y=0.9761x+1.0193و y=0.9961x-0.0933 تعيين شد. مقايسه ضرايب همبستگي و معادلات موجود بين ميانگين درصد رطوبت حجمي حس‌گرهاي دست‌ساز و درصد رطوبت حجمي واقعي نيز نشان‌دهنده عدم وجود اختلاف معني‌دار بين آن‌ها بوده است.

Knowledge of the moisture content is important for making decision for seeding, ‎irrigation, soil management and other soil, water and natural resource projects. ‎Conventional methods such as gravimetric or neutronmetry methods for measuring soil ‎moisture are time consuming and sensitive application, respectively. The Time Domain ‎Reflectometry is commonly known as TDR, is a new method for determining volumetric ‎water content. The probes of TDR are two types, connector and burial types. Use of ‎connector probe for soil moisture measurement in the coarse sand and in the natural ‎resource lands is disappointed, so use of burial probes are advised. But those are ‎expensive. Therefore those must be manufactured. Manufactory and Calibration of burial ‎probes is the main objectives of this study. After choosing cable testers, BNC port and ‎suitable stainless steel for two parallel metallic rods, the burial probes were manufactured, ‎and then those calibrated.‎‏ ‏To calibrate manufactured type of probes, measurements were ‎made using the TRACE system (soil moisture equipment corp.) with the conventional ‎rod-type probes (or standard type) and manufactured types of probes in three difference ‎types of soil texture classes, these were sandy loam, loam and silty clay, respectively. The ‎bulk densities for sandy loam, loam and silty clay texture were, 1.66, 1.47, 1.30 gr/cm3, ‎respectively. There was a good linear correlation between the two estimates. The highest ‎relation determination was observed in sandy loam texture in 10 ns capture windows. ‎Calibration equations for sandy loam, loam and silty clay texture were ‎ ‎, ‎ and ‎ ‎, respectively.‎