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土壤pH傳感器工作原理
更新時間：2022-09-30
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土壤pH傳感器是用來檢測土壤pH值的儀器。在實際工作中，土壤pH傳感器很好的解決了傳統土壤pH測量需要配備專業顯示儀表、標定繁瑣、集成難度大、功耗大、價格昂貴、攜帶困難等缺點。可廣泛應用于土壤酸堿度的檢測或精細農業、林業、地質勘探、植物培育、水利、環保等領域酸堿度的測量。
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值切換裝置組合而成。金屬傳感器做為核心的硬件系統，檢測時電極（傳感器）直接與土壤接觸，利用化學反應中的氧化還原反應，會產生的電流，而電流數值的大小會驅動電流表所對應的不同pH值單元數據，通過主機轉換，以數值的形式將結果展現給我們。
測量區域及測定范圍：
土壤PH傳感器的測量區域一般為：以兩探針中央為中心，直徑為125px的與探針等高的圓柱體內。
測量范圍一般為:pH=3-8pH，濕度=10%-80%。
如何選擇土壤pH傳感器？
一、注意土壤pH傳感器的測量精度：測量過程中總不可避免會出現測量誤差，為了使測量結果準確可靠，要盡量減少誤差，選擇測量精度高的產品。
二、注意土壤pH傳感器的靈敏程度：靈敏度是一種響應量變化程度，自然越高越好。
三、注意土壤pH傳感器的材質質量：材質質量是土壤ph傳感器使用壽命的保障之一，采用嚴格的制造工藝對整個機身進行防水防塵處理，可以保證元器件穩定監測。
四、注意土壤pH傳感器的防護等級：IP是Ingress Protection的縮寫，即防護等級。IP防護等級系統提供了一個以電器設備和包裝的防塵、防水和防碰撞程度為標準來對產品進行分類的方法，多以IP后跟隨兩個數字來表述，數字就是用來明確防護的等級。一個數字表示電器防塵、防止外物侵入的等級，第二個數字表示電器防濕氣、防水浸入的密閉程度，數字越大表示其防護等級越高。
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，同時還適用各種土質。
六、使用要方便：選擇這類產品時選用門檻低使用步驟簡單的，可以進行快速測量，也不需要使用試劑，也不限檢測次數的。
*土壤pH傳感器的成本較低，如若單獨選擇土壤pH傳感器的價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，價格通常在幾百~上千元不等，參數越多價格越高。
測量方法：
一、速測法：選定需要測量的地塊，把表層土拋開到需測量的深度，避開堅硬物體，將鋼針垂直插入土壤中。用這種方法測量土壤PH值時，需在被測土地得不同的位置進行多次測量，計算出平均值。
二、埋地測量法：先挖一個直徑>20cm的深坑，在既定的深度將鋼針水平插入坑壁，之后將坑填埋嚴實，穩定一段時間后，即可對土壤PH值進行長時間的測量。
土壤PH值傳感器安裝要點：
1.檢測時，將金屬探針前端插入松軟土壤之中。
2.如果土壤過硬，則需要預先打好稍小于探針的小孔，不能強行插入，傳感器背后不能用硬物敲擊。
3.當使用完拔出泥土的時候，需要握住黑色外殼拔出，而不能直接拉通訊線，并且要及時的將探針擦拭干凈，套上保護套，避免金屬膜損壞。
維護保養：
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、應避免將電極長期浸在蛋白質溶液和酸性氟化物溶液中，避免與有機硅油接觸；
3、電極長期使用后，如發現斜率略有降低，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，使電極復新；
4、為使測量更精確，須經常對電極進行標定以及用蒸餾水清洗；
5、變送器應安置于干燥環境或控制箱內，避免因水滴濺射或受潮引起儀表漏電或測量誤差。
調節土壤酸堿度方法：
1.酸性土壤的改良經常使用石灰，達到中和活性酸、潛性酸來達到改良土壤結構的目的，也可用紫色頁巖分、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、酸性風化煤。
常見問題：
一、如何在家里檢驗土壤pH傳感器的準確性？
答：準備若干份土壤樣品，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。經充分攪拌，平衡30min，用土壤pH傳感器測定。
1、試劑配制：
①ph4.01標準緩沖溶液：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標準緩沖溶液：將3.39g磷酸二氫鉀(kh2po4，分析純，45℃烘干)和3.53g無水磷酸氫二鈉(na2hp4，分析純，45℃烘干)溶于1000m1蒸餾水中。
③ph9.18標準緩沖溶液：稱取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節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：
將土壤樣品風干磨細過2mm篩，稱取10.0g樣品于50ml燒杯中，加入25ml無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，以備測定。此時應注意實驗室氨氣和揮發性酸霧的影響。
3、測定：
按儀器說明書土壤pH傳感器，選擇與土壤浸提液ph值接近的ph標準緩沖溶液(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)作為標準，校正儀器指示的ph值與標準值一致。將土壤pH傳感器的復合電極(或ph玻璃電極和甘汞標準電極)插入土壤浸提液中，輕輕轉動燒杯，讀出ph值。每份樣品測定后，用蒸餾水沖洗電極，并用濾紙將水吸干。
4、計算：
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計可準至0.02ph單位，并使用溫度補償。
2.土壤樣品不要磨得過細，以2mm篩為宜。磨好的樣品如果不能馬上測定，應裝瓶密封保存，以防的空氣中的氨氣和揮發性酸影響。電極插入土壤浸提液后輕輕轉動燒杯是必要的，可加速平衡時間，這對于緩沖性較弱或ph較高的土壤尤為重要。若用標準甘汞電極作參比電極時，一定要插在上部溶液中，以減少誤差。
二、數據傳輸有哪些方案？
答：①設備可通過環境監控主機連接到環境監控云平臺，實現手機、電腦、平板隨時隨地檢測②設備可外接網絡變送器，將數據上傳至環境監控云平臺，實現手機、電腦、平板隨時隨地檢測③設備可通過485轉usb模板上傳到客戶自備上位機軟件實現實時監控④設備可通過用戶自備485轉IC/232模塊上傳到單機片或PLC實現數據查看。
三、土壤pH值的重要性？
答：土壤過酸或過堿都是限制植物生長及品質的重要因素，大多數的植物均不耐過酸或過堿的土壤。因此，了解土壤的酸堿度和濕度是相當重要的。
