土壤pH傳感器工作原理

土壤pH傳感器是用來(lái)檢測(cè)土壤pH值的儀器。在實(shí)際工作中，土壤pH傳感器很好的解決了傳統(tǒng)土壤pH測(cè)量需要配備專(zhuān)業(yè)顯示儀表、標(biāo)定繁瑣、集成難度大、功耗大、價(jià)格昂貴、攜帶困難等缺點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于土壤酸堿度的檢測(cè)或精細(xì)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)勘探、植物培育、水利、環(huán)保等領(lǐng)域酸堿度的測(cè)量。

工作原理：

土壤pH傳感器也叫土壤原位pH記錄儀，是由金屬傳感器和功能數(shù)值切換裝置組合而成。金屬傳感器做為核心的硬件系統(tǒng)，檢測(cè)時(shí)電極（傳感器）直接與土壤接觸，利用化學(xué)反應(yīng)中的氧化還原反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生的電流，而電流數(shù)值的大小會(huì)驅(qū)動(dòng)電流表所對(duì)應(yīng)的不同pH值單元數(shù)據(jù)，通過(guò)主機(jī)轉(zhuǎn)換，以數(shù)值的形式將結(jié)果展現(xiàn)給我們。

測(cè)量區(qū)域及測(cè)定范圍：

土壤PH傳感器的測(cè)量區(qū)域一般為：以?xún)商结樦醒霝橹行模睆綖?25px的與探針等高的圓柱體內(nèi)。

測(cè)量范圍一般為:pH=3-8pH，濕度=10%-80%。

如何選擇土壤pH傳感器？

一、注意土壤pH傳感器的測(cè)量精度：測(cè)量過(guò)程中總不可避免會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差，為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，要盡量減少誤差，選擇測(cè)量精度高的產(chǎn)品。

二、注意土壤pH傳感器的靈敏程度：靈敏度是一種響應(yīng)量變化程度，自然越高越好。

三、注意土壤pH傳感器的材質(zhì)質(zhì)量：材質(zhì)質(zhì)量是土壤ph傳感器使用壽命的保障之一，采用嚴(yán)格的制造工藝對(duì)整個(gè)機(jī)身進(jìn)行防水防塵處理，可以保證元器件穩(wěn)定監(jiān)測(cè)。

四、注意土壤pH傳感器的防護(hù)等級(jí)：IP是Ingress Protection的縮寫(xiě)，即防護(hù)等級(jí)。IP防護(hù)等級(jí)系統(tǒng)提供了一個(gè)以電器設(shè)備和包裝的防塵、防水和防碰撞程度為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)的方法，多以IP后跟隨兩個(gè)數(shù)字來(lái)表述，數(shù)字就是用來(lái)明確防護(hù)的等級(jí)。一個(gè)數(shù)字表示電器防塵、防止外物侵入的等級(jí)，第二個(gè)數(shù)字表示電器防濕氣、防水浸入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越高。

五、注意土壤ph傳感器的探針：探針需要插入土壤中與土壤進(jìn)行直接接觸，選耐用的。例如選用不銹鋼作為原料，可以防銹、不電解、耐鹽堿腐蝕，同時(shí)還適用各種土質(zhì)。

六、使用要方便：選擇這類(lèi)產(chǎn)品時(shí)選用門(mén)檻低使用步驟簡(jiǎn)單的，可以進(jìn)行快速測(cè)量，也不需要使用試劑，也不限檢測(cè)次數(shù)的。

*土壤pH傳感器的成本較低，如若單獨(dú)選擇土壤pH傳感器的價(jià)格通常在幾十元左右，如果想在傳感器上再加溫濕度、土壤ec值等參數(shù)，價(jià)格通常在幾百~上千元不等，參數(shù)越多價(jià)格越高。

測(cè)量方法：

一、速測(cè)法：選定需要測(cè)量的地塊，把表層土拋開(kāi)到需測(cè)量的深度，避開(kāi)堅(jiān)硬物體，將鋼針垂直插入土壤中。用這種方法測(cè)量土壤PH值時(shí)，需在被測(cè)土地得不同的位置進(jìn)行多次測(cè)量，計(jì)算出平均值。

二、埋地測(cè)量法：先挖一個(gè)直徑>20cm的深坑，在既定的深度將鋼針?biāo)讲迦肟颖冢髮⒖犹盥駠?yán)實(shí)，穩(wěn)定一段時(shí)間后，即可對(duì)土壤PH值進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量。

土壤PH值傳感器安裝要點(diǎn)：

1.檢測(cè)時(shí)，將金屬探針前端插入松軟土壤之中。

2.如果土壤過(guò)硬，則需要預(yù)先打好稍小于探針的小孔，不能強(qiáng)行插入，傳感器背后不能用硬物敲擊。

3.當(dāng)使用完拔出泥土的時(shí)候，需要握住黑色外殼拔出，而不能直接拉通訊線(xiàn)，并且要及時(shí)的將探針擦拭干凈，套上保護(hù)套，避免金屬膜損壞。

維護(hù)保養(yǎng)：

1、儀器的輸入端必須保持干燥清潔，防止灰塵及水汽侵入；

2、應(yīng)避免將電極長(zhǎng)期浸在蛋白質(zhì)溶液和酸性氟化物溶液中，避免與有機(jī)硅油接觸；

3、電極長(zhǎng)期使用后，如發(fā)現(xiàn)斜率略有降低，可將電極下端浸泡在4%HF溶液（氫氟酸）中3~5秒，然后用蒸餾水洗凈，再用0.1mol/L鹽酸浸泡，使電極復(fù)新；

4、為使測(cè)量更精確，須經(jīng)常對(duì)電極進(jìn)行標(biāo)定以及用蒸餾水清洗；

5、變送器應(yīng)安置于干燥環(huán)境或控制箱內(nèi)，避免因水滴濺射或受潮引起儀表漏電或測(cè)量誤差。

調(diào)節(jié)土壤酸堿度方法：

1.酸性土壤的改良經(jīng)常使用石灰，達(dá)到中和活性酸、潛性酸來(lái)達(dá)到改良土壤結(jié)構(gòu)的目的，也可用紫色頁(yè)巖分、粉煤灰、草木灰等。

2.中性和石灰性土壤的人工酸化，陸地花卉可用硫磺粉(50g/ m)或硫酸亞鐵(150g/m)，可降低0.5~1個(gè)PH單位，也可用礬肥水澆制。

3.堿性土壤施用磷石膏、硫酸亞鐵、硫磺粉、酸性風(fēng)化煤。

常見(jiàn)問(wèn)題：

一、如何在家里檢驗(yàn)土壤pH傳感器的準(zhǔn)確性？

答：準(zhǔn)備若干份土壤樣品，用水浸提或用中性鹽溶液浸提(如酸性土壤可用1mol/lKCN溶液;中性和堿性土壤可用0.0lmol/l氯化鈣溶液浸提)。水土比一般為2.5：1;鹽堿土水土比5：1;泥炭為10：1。經(jīng)充分?jǐn)嚢瑁胶?0min，用土壤pH傳感器測(cè)定。

1、試劑配制：

①ph4.01標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：將l 0.21g苯二甲酸氫鉀(khc8h4o4，分析純，105℃烘干)溶于1000m1蒸餾水中。

②ph6.87標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：將3.39g磷酸二氫鉀(kh2po4，分析純，45℃烘干)和3.53g無(wú)水磷酸氫二鈉(na2hp4，分析純，45℃烘干)溶于1000m1蒸餾水中。

③ph9.18標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：稱(chēng)取3.80g硼砂(na2b4o7·10h2o溶于1000ml煮沸冷卻的蒸餾水中。裝瓶密封保存。

④1mol/lKCN溶液：將74.6gKCN(kcl，分析純)溶于1000m1蒸餾水中。該溶液的ph值為5.5-6.0

⑤0.01mol/l氯化鈣溶液：將147.02g氯化鈣(cacl2·2h2o，分析純)溶于1000ml蒸餾水中，即1mol/l氯化鈣溶液。取l 0ml 1mol/l氯化鈣溶液于500ml燒杯中，加入500ml蒸餾水，滴加氫氧化鈣或鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph=6，然后用蒸餾水定容至1000ml，即0.01mol/l氯化鈣溶液。

2、樣品處理：

　將土壤樣品風(fēng)干磨細(xì)過(guò)2mm篩，稱(chēng)取10.0g樣品于50ml燒杯中，加入25ml無(wú)二氧化碳的蒸餾水或1mol/lKCN溶液(酸性土壤)，或0.01mol/l氯化鈣溶液(中性和堿性土壤)，用玻璃棒劇烈攪拌1-2min，靜置30min，以備測(cè)定。此時(shí)應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)室氨氣和揮發(fā)性酸霧的影響。

3、測(cè)定：

按儀器說(shuō)明書(shū)土壤pH傳感器，選擇與土壤浸提液ph值接近的ph標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(酸性的用ph4.01緩沖溶液，中性的用ph6.87緩沖溶液，堿性的用ph9.18緩沖溶液)作為標(biāo)準(zhǔn)，校正儀器指示的ph值與標(biāo)準(zhǔn)值一致。將土壤pH傳感器的復(fù)合電極(或ph玻璃電極和甘汞標(biāo)準(zhǔn)電極)插入土壤浸提液中，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)燒杯，讀出ph值。每份樣品測(cè)定后，用蒸餾水沖洗電極，并用濾紙將水吸干。

4、計(jì)算：

土壤pH傳感器讀出的ph值。

5、備注：

1.分析精度0.1ph值，但精密的ph計(jì)可準(zhǔn)至0.02ph單位，并使用溫度補(bǔ)償。

2.土壤樣品不要磨得過(guò)細(xì)，以2mm篩為宜。磨好的樣品如果不能馬上測(cè)定，應(yīng)裝瓶密封保存，以防的空氣中的氨氣和揮發(fā)性酸影響。電極插入土壤浸提液后輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)燒杯是必要的，可加速平衡時(shí)間，這對(duì)于緩沖性較弱或ph較高的土壤尤為重要。若用標(biāo)準(zhǔn)甘汞電極作參比電極時(shí)，一定要插在上部溶液中，以減少誤差。

二、數(shù)據(jù)傳輸有哪些方案？

答：①設(shè)備可通過(guò)環(huán)境監(jiān)控主機(jī)連接到環(huán)境監(jiān)控云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)、電腦、平板隨時(shí)隨地檢測(cè)②設(shè)備可外接網(wǎng)絡(luò)變送器，將數(shù)據(jù)上傳至環(huán)境監(jiān)控云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)、電腦、平板隨時(shí)隨地檢測(cè)③設(shè)備可通過(guò)485轉(zhuǎn)usb模板上傳到客戶(hù)自備上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控④設(shè)備可通過(guò)用戶(hù)自備485轉(zhuǎn)IC/232模塊上傳到單機(jī)片或PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查看。

三、土壤pH值的重要性？

答：土壤過(guò)酸或過(guò)堿都是限制植物生長(zhǎng)及品質(zhì)的重要因素，大多數(shù)的植物均不耐過(guò)酸或過(guò)堿的土壤。因此，了解土壤的酸堿度和濕度是相當(dāng)重要的。