Как измерить количество воды в почве электрическим способом

[Polychemist]

Не совсем ясна задача. Мониторинг в неких постоянных местах? Ну тогда что-то из арсенала электроразведки + калибровка по взвешиванию, ибо "электрические свойства" зависят от солёности. Или пришли в некое поле и померяли? Ну тогда весы + печка (а лучше вакуумный шкаф), ну или может какой-то простой ЯМР.

[chaus]

Померить проводимость некой гетерогенной системы довольно легко можно, вообще не контактируя гальванически с ней -- по рассеянию мощности катушкой индуктивности, расположенной поблизости с контролируемой субстанцией и наводящей в ней токи ВЧ или СВЧ. То есть такой гетеродинчик, который при появлении вблизи проводящего тела расстраивается, а уж эта расстройка может проявиться по-разному -- сдвигом фаз, увеличением анодного тока гетеродинной лампы или биениями с эталонным гетеродином (как в миноискателе военных времён).

Другой (и главный!) вопрос -- как проводимость связана с влажностью и с чем ещё, кроме влажности, она связана.

[Evgen2]

Насколько я понимаю, имелось в виду как раз то, что дядюшка Ляо, делающий электроды за миску риса, не сильно заморачивается с идентичностью формы электродов, да и болванки, которые ему приносит дядюшка ХуСяо, тоже могут быть не сильно однородны по составу.

Да, и непонятно, почему китайский тестер за 100 р должен быть лучше китайской фигни для дачи за 400, показывающей сухость в воде.

Одни товарищи пихали электроды в говнище, ну pH-метр им и намерил отрицательный pH патамушта говнище было жырное и на электрод налипло. В химии всякие измерения с участием электродов имеют кучу ограничений и это неспроста. Ибо потенциалы электродов от чего только не зависят, это не электросхемы с проводниками из чистых металлов.

Миска риса у дядюшки Ляо уже давно обязательное традиционное блюдо на столе, а клепаются щупы-электроды каким-нибудь автоматом из железного прутка с анодированием. Форма, насколько я помню, к разности потенциалов для гальванических пар отношения не имеет.
Почему рН -метр намерил отрицательный pH в говнище - понятно, и китайское происхождение тут не причем. Точно такой же результат можно было бы получить и не китайской фигней, которая работает по тому же методу измерения. Просто в говнище - батарейка, для получения положительного результата надо было поменять электроды местами, т.е. повернуть китайскую фигню на 180 вокруг вертикальной оси

[Evgen2]

Влажность воздуха в равновесии с субстратом никак не является мерилом Она (влажность воздуха) в закрытой равновесной системе будет 100%-ой, пока хватит влаги в субстрате для насыщения объёма парами воды. Скорость насыщения ещё как-то будет опосредованно зависеть от характеристик субстрата, но не более.

Золотые слова.
Нами все это было проверено на собственном опыте. (Была слабая надежда, что может быть корреляция между одной и другой влажностью) Взяли "копеечный" датчик влажности на мелкосхеме, засунули внутрь трубки с дырками, трубку засунули в высушенный песок. Намеряли влажность 0%. Чуть капнули воды, подождали - меряет 100%. (если дождаться, см. далее) На ощупь песок сухой.

Собственно все продающиеся просто "датчики влажности" являются датчиками влажности воздуха, если продавец по какой-то причине не указывает "воздуха". Да, и для корректной работы он должен обуваться потоком воздуха, а если защищать от его от субстрата тряпочкой-сеточкой, то для достижения равновесия нужно либо ждать сутки, либо запихивать вентилятор...который будет греть все это

[Evgen2]

Не совсем ясна задача. Мониторинг в неких постоянных местах? Ну тогда что-то из арсенала электроразведки + калибровка по взвешиванию, ибо "электрические свойства" зависят от солёности. Или пришли в некое поле и померяли? Ну тогда весы + печка (а лучше вакуумный шкаф), ну или может какой-то простой ЯМР.

Так прямо себе и представляю агронома дядю Васю в поле с вакуумным шкафом
На самом деле есть дивайсы, которые вполне полевые и все это делают. Но агроному дяде Васе такая точность не нужна, да еще и за такие деньги, ему нужно знать - включать полив или нет.

[Hedgehog]

Другой (и главный!) вопрос -- как проводимость связана с влажностью и с чем ещё, кроме влажности, она связана.

Да много с чем она связана. С температурой, например.

Одни товарищи пихали электроды в говнище, ну pH-метр им и намерил отрицательный pH патамушта говнище было жырное и на электрод налипло.

Ср****ь, перелогинься!

[chaus]

Да много с чем она связана. С температурой, например.

Температуру-то померить и ввести поправку легко, а вот ионный состав там неконтролируемый. Морфология и топология проводящих поверхностных плёнок воды на непроводящих частицах -- тоже.

[Polychemist]

... агроному дяде Васе такая точность не нужна, да еще и за такие деньги, ему нужно знать - включать полив или нет.

Ну пусть воткнёт пару платиновых (нержавейкиных?) электродов и меряет сопротивление на переменном токе, калибруясь на собственные агрономические ощущения.

[Evgen2]

... агроному дяде Васе такая точность не нужна, да еще и за такие деньги, ему нужно знать - включать полив или нет.

Ну пусть воткнёт пару платиновых (нержавейкиных?) электродов и меряет сопротивление на переменном токе, калибруясь на собственные агрономические ощущения.

судя по опыту, намерять можно всё, что угодно, в зависимости от частоты и амлитуды.
Вот (из поста electronix) переходной процесс при подаче ступеньки напряжения на электроды (в водопроводной воде)

1_1.png

По одной оси напряжение в вольтах и его логарифм, по другой - время в секундах. (для "обычного" конденсатора с диэлектриком логарифм напряжение должен быть линейный). Физико-химический смысл этих кривулин непонятен. Если подавать синусоиду - будут другие кривулины, что там считать сопротивлением - хз, разве что "среднее по больнице"...

Но в общем, где-то так и сделали, непонятно только что оно меряет на самом деле
https://youtu.be/HQzvsmSrO2A

[абр]

ему нужно знать - включать полив или нет.

Ну так сделайте ему показометр, который вместо цифр ни о чем будет писать "поливать!" или "посмотри на небо - дождь идет"

[Любитель_Манниха]

для "обычного" конденсатора с диэлектриком

С чего бы водопроводной воде быть диэлектриком?

[amik]

Матмодель пока хромает

[Polychemist]

судя по опыту, намерять можно всё, что угодно, в зависимости от частоты и амлитуды.
Вот (из поста electronix) переходной процесс при подаче ступеньки напряжения на электроды (в водопроводной воде)

Ну фирменные кондуктометры как-то справляются... И с деионизованной водой, и с водопроводной, и с раствором KCl...
Может я не заметил, но ТС вроде как не раскрыл конечную цель? Если действительно полив, то при подаче напряжения 50 Гц на два нержавеющих штыря (пластины), воткнутых друг от друга на растоянии в 1-2 м, ток будет меняться на порядки при переходе от влажной к сухой почве, мне кажется... Ну и автоматику настроить на проведение замеров раз в несколько часов.

[Vittorio]

Ну фирменные кондуктометры как-то справляются... И с деионизованной водой, и с водопроводной, и с раствором KCl...
Может я не заметил, но ТС вроде как не раскрыл конечную цель? Если действительно полив, то при подаче напряжения 50 Гц на два нержавеющих штыря (пластины), воткнутых друг от друга на растоянии в 1-2 м, ток будет меняться на порядки при переходе от влажной к сухой почве, мне кажется... Ну и автоматику настроить на проведение замеров раз в несколько часов.

так серийные решения есть, и именно такого типа. Но ТС не устраивает цена дивайсов делать самоделку - как по мне, выйдет или ненадежно, или сильно дороже. Так что задача решения не имеет.ИМХО

[Evgen2]

Матмодель пока хромает

где вы ее увидели? Я как раз из вас, химиков, надеялся ее вытащить.

[amik]

Ок. То, чем вы пытаетесь заниматься, называется кондуктометрическое определение влажности. Загуглив эти три слова, наверняка найдете массу полезного по давно изученной теме.
Построение "в лоб" абстрактных вольтамперометрических кривых субстанции переменного состава до добра к успеху не приведет.
Краткую теорию вопроса приаттачил.

[Evgen2]

Ок. То, чем вы пытаетесь заниматься, называется кондуктометрическое определение влажности. Загуглив эти три слова, наверняка найдете массу полезного по давно изученной теме.
Построение "в лоб" абстрактных вольтамперометрических кривых субстанции переменного состава до добра к успеху не приведет.
Краткую теорию вопроса приаттачил.

Гражданин, во-первых, приведенный график - это не "вольтамперометрическая кривая", во-вторых, это экспериментальные данные, в-третьих в аттаче не теория, а элементарная практика. В четвертых, в аттаче указано, что кондуктометрический метод работает до влажности до 30% сыпучих пористых материалов, когда работают и любые другие методы из школьного учебника физики. Ни и ничего не говорится про поляризацию электродов и как с ней бороться. (Борются используя четырехэлектродные схемы измерений, но нам такие не нравится по причине усложнения и удорожания)

Нам интересна теория для воды (водопроводной или грунтовой) которая бы объясняла, почему она ведет себя как говно как переменный резистор с переменным конденсатором при подаче напряжения на электроды, погруженные в нее, и которая (теория) говорила бы что и как надо измерять, для определения ее параметров. Ну или хотя бы говорила, что "поляризация электродов", "электролиз" и прочие гальвано-алхимические эффекты начинаются при подаче напряжения более xxx милливольт через время yyy микросекунд и заканчиваются через zzz микросекунд при снятии напряжения.

[Polychemist]

Судя по Вики (https://en.wikipedia.org/wiki/Conductiv ... ctrolytic), https://en.wikipedia.org/wiki/Electrica ... vity_meter) используют переменный ток (1-3 кГц), между двумя электродами. Ну или делают 4 - на внешние подают потенциал, на внутренних измеряют. Ну и там в Вики есть ссылки.

Ну или хотя бы говорила, что "поляризация электродов", "электролиз" и прочие гальвано-алхимические эффекты начинаются при подаче напряжения более xxx милливольт через время yyy микросекунд и заканчиваются через zzz микросекунд при снятии напряжения.

Почитайте про полярографию, окислительно-восстановительный потенциал, уравнение Нернста. Ну или подайте 1-3 кГц на Ваши электроды.

[MONSTA]

Полярография и тем более уравнение Нернста тут явно не помогут. Вода становится проводником только при наличии растворенных солей. Сколько их накопилось в данной почве, никто заранее сказать не сможет. Именно от растворенных солей будет зависеть проводимость, а не от количества воды. Ответ будет в пределах плюс-минус километр.

[Sovetnik]

Влажность почвы коррелирует со скоростью звука в ней.
Здесь статья на близкую тему: http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/Chem_Bio ... svetov.pdf
"...была вычислена скорость волны в почве в Донецком ботаническом саду, она составила 96,9+4,1 м/с. При увлажнении почвы до 25–30 % по массе скорость снизилась до 62+2 м/с."

"Для почв под городскими насаждениями (первоначально чернозем обыкновенный) скорость звука варьирует от ~60 до ~110 м/с в зависимости от степени увлажнения."