Los sensores capacitivos de suelo son una de las técnicas más comunes en la medición moderna de la humedad del suelo (generalmente pertenecen a un tipo de reflectometría en el dominio de la frecuencia [FDR]). El principio fundamental consiste en obtener indirectamente el contenido de humedad volumétrica del suelo midiendo su constante dieléctrica. Dado que la constante dieléctrica del agua (aproximadamente 80) es mucho mayor que la de otros componentes del suelo (aproximadamente 1 para el aire y entre 3 y 5 para la matriz del suelo), la variación general de la constante dieléctrica del suelo depende principalmente del contenido de humedad.
Las siguientes son sus principales características:
I. Principales fortalezas y ventajas
1. Bajo costo y fácil de popularizar.
En comparación con los sensores de reflectometría en el dominio del tiempo (TDR) de alta precisión, los sensores capacitivos tienen componentes electrónicos y costos de fabricación más bajos, lo que les permite ser ampliamente aplicados en escenarios que requieren una implementación a gran escala, como la agricultura inteligente y el riego de jardines.
2. Consumo de energía extremadamente bajo
Los circuitos de medición capacitivos tienen un consumo de energía muy bajo y son muy adecuados para la monitorización de campo a largo plazo y aplicaciones del Internet de las Cosas (IoT) alimentadas por baterías y paneles solares. Pueden funcionar de forma continua durante meses o incluso años.
3. Se puede monitorizar de forma continua durante un largo periodo de tiempo.
En comparación con el método de secado que requiere operación manual, los sensores capacitivos se pueden enterrar en el suelo para realizar una recopilación de datos automática, continua y sin supervisión, y pueden capturar el proceso de cambio dinámico de la humedad del suelo, como la influencia del riego, la lluvia y la evaporación.
4. De tamaño compacto y fácil de instalar.
Los sensores suelen estar diseñados como sondas. Basta con perforar un orificio en la posición de medición e insertar la sonda verticalmente en el suelo, lo que causa poco daño a la estructura.
5. Buena estabilidad y sin radiactividad.
A diferencia de los medidores de neutrones, los sensores capacitivos no involucran ninguna fuente radiactiva, son seguros de usar y no requieren permiso o protección especial.
6. Integrable e inteligente
Es muy fácil de integrar con colectores de datos y módulos de transmisión inalámbrica (como 4G/LoRa/NB-IoT) para formar una red completa de monitoreo de la humedad del suelo. Los usuarios pueden consultar los datos de forma remota en tiempo real a través de teléfonos móviles o computadoras.
Ii. Limitaciones y desafíos
La precisión de la medición se ve afectada por múltiples factores.
Influencia de la textura del suelo: Las curvas de calibración para suelos arcillosos, francos y arenosos son diferentes. Los sensores suelen calibrarse con arena y tierra estándar al salir de fábrica. El uso directo en suelos de diferentes texturas puede causar errores.
Influencia de la conductividad eléctrica del suelo (salinidad): Esta es una de las principales fuentes de error de los sensores capacitivos. Los iones de sal en el suelo pueden interferir con los campos electromagnéticos, provocando valores medidos más altos. En suelos salinizados, la precisión de la medición disminuirá significativamente.
Influencia de la compactación y la porosidad del suelo: el hecho de que la sonda esté en estrecho contacto con el suelo y de que haya poros grandes o piedras en el suelo afectará la precisión de los resultados de la medición.
Influencia de la temperatura: La constante dieléctrica varía con la temperatura. Los sensores de alta calidad incorporan sensores de temperatura para compensar la temperatura, pero su efecto es limitado.
2. Se requiere calibración in situ
Para obtener resultados de medición de alta precisión, especialmente en tipos de suelo específicos, suele requerirse una calibración in situ. Es decir, se toman muestras de suelo, se mide el contenido real de humedad mediante el método de secado estándar y luego se compara con las lecturas del sensor para establecer una ecuación de calibración localizada. Este paso es crucial para garantizar la precisión de los datos, pero también incrementa el costo de uso y el umbral técnico.
3. El rango de medición es relativamente local.
El rango de medición del sensor se limita al volumen finito de suelo alrededor de la sonda (es decir, el área sensible del sensor). Esta área suele ser muy pequeña (unos pocos centímetros cúbicos), por lo que el resultado de la medición representa la información de un punto. Para comprender las condiciones de humedad del suelo en todo el campo, es necesario configurar varios puntos.
4. Estabilidad y deriva a largo plazo
Si permanece enterrado durante mucho tiempo, el metal de la sonda puede envejecer debido a la corrosión electrolítica o la acción química, lo que provoca desviaciones en los valores de medición. Se requieren inspecciones y recalibraciones periódicas.
iii. Escenarios aplicables y sugerencias de selección
Escenarios muy adecuados
Agricultura inteligente y riego de precisión: monitoreo de la dinámica de la humedad del suelo, orientando cuándo y cuánta agua regar, logrando la conservación del agua y una mayor producción.
Reverdecimiento paisajístico y mantenimiento de campos de golf: Sensores centrales de sistemas de riego automatizados.
Investigación científica: Investigación en campos como la ecología, la hidrología y la meteorología que requiere un monitoreo continuo y a largo plazo de la humedad del suelo.
Alerta temprana de desastres geológicos: Monitorear la humedad del suelo en pendientes y lechos de carreteras para advertir sobre riesgos de deslizamientos de tierra.
Escenarios que requieren un uso cauteloso:
En áreas con suelos con alta salinidad y alto contenido de álcali: a menos que se utilicen modelos especialmente diseñados y calibrados, la confiabilidad de los datos es baja.
En escenarios de certificación metrológica con requisitos extremadamente altos de precisión absoluta: en este momento, puede ser necesario considerar sensores TDR más costosos o utilizar directamente el método de secado.
En pocas palabras, los sensores capacitivos de suelo son una opción rentable. Si bien no proporcionan valores absolutamente precisos a nivel de laboratorio, pueden reflejar muy bien la tendencia y el patrón de cambio relativo de la humedad del suelo de seco a húmedo. Para la gran mayoría de las decisiones de producción y gestión, esto ya es de gran valor. Comprender correctamente sus características y realizar una buena calibración son claves para un uso óptimo.
Para obtener más información sobre el sensor de suelo, comuníquese con Honde Technology Co., LTD.
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Hora de publicación: 01-dic-2025