1:系統(tǒng)介紹：
土壤水勢(shì)（soil water potential）指相對(duì)于純水自由水面，土壤水所具有的勢(shì)能。是勢(shì)能的一種形式。土壤水與自然界中其他物質(zhì)一樣，具有各種形式的能量，因流動(dòng)速度甚小，忽略其動(dòng)能，集中研究土壤水的勢(shì)能。當(dāng)水分進(jìn)入土壤孔隙中，受到吸附力、毛管力、重力和溶質(zhì)離子的引力等作用，分別產(chǎn)生基模勢(shì)（包括吸附勢(shì)、毛管勢(shì)）、重力勢(shì)、溶質(zhì)勢(shì)和壓力勢(shì)等。這些能量的總和稱“總土壤水勢(shì)”。每一項(xiàng)稱“分勢(shì)”。根據(jù)國(guó)際土壤學(xué)會(huì)土壤物理學(xué)術(shù)委員會(huì)（1963年）定義：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，從自由水面把無限少量的單位數(shù)量純水等溫、可逆地移動(dòng)到土壤中某一吸水點(diǎn)，使之成為土壤水所做的功。其大小可清楚表明土壤水對(duì)作物的有效程度、土壤水運(yùn)動(dòng)的方向和速度。是研究土壤水分運(yùn)動(dòng)和土一植一氣連續(xù)系統(tǒng)基本的概念。
土壤水勢(shì)是“土壤水分勢(shì)能值”的簡(jiǎn)稱，亦稱“總土壤水勢(shì)”。土壤水由于受到各種力（如吸附力、彎月面力和重力等）的作用，其勢(shì)能值一般足降低的。土壤水勢(shì)就是土壤水與純自由水勢(shì)能的差值。壓力單位為帕（Pa）。土壤水勢(shì)反映了土壤水分的能量狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)的方向，以及對(duì)植物有效性的大小。
土壤水勢(shì) （water potential）是在等溫條件下從土壤中提取單位水分所需要的能量，單位是巴（bar, 1 bar=100 kPa） 土壤水分 飽和，水勢(shì)為零； 含水量 低于飽和狀態(tài)，水勢(shì)為負(fù)值，土壤越干旱，負(fù)值越大。一般植物的生存范圍是0到-15pa（-1500 kPa）。
2：土壤水勢(shì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成：
數(shù)據(jù)采集單元:CR300，CR800，CR1000X采集器
土壤水勢(shì)傳感器：PF-Meter，TensioMark
機(jī)箱太陽能供電支架等輔助設(shè)備。
數(shù)據(jù)采集器選配：
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性能特征
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CR200X系列
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CR300系列
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CR800/CR850
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CR1000X
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CR3000
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CR6
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CR9000X系列
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*大掃描速率
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1 Hz
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10 Hz
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100 Hz
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100 Hz
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100 Hz
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1000Hz
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100,000 Hz
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模擬輸入
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5個(gè)單端（無差分）
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6個(gè)單端
或3對(duì)差分
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6個(gè)單端
或3對(duì)差分
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16 個(gè)單端
或8對(duì)差分
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28個(gè)單端
或14對(duì)差分
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12個(gè)單端或6個(gè)差分
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每個(gè)CR9050/CR9051E/CR9055(E):
28個(gè)單端
或14對(duì)差分
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脈沖計(jì)數(shù)器
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2個(gè)
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2個(gè)
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2個(gè)
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2個(gè)
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4個(gè)
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16個(gè)
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每個(gè)CR9071含12個(gè)
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開關(guān)激發(fā)通道
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2個(gè)電壓激發(fā)
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2個(gè)電壓激發(fā)
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2個(gè)電壓激發(fā)
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*大16個(gè)電壓激發(fā)
*大16個(gè)電流激發(fā)
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4個(gè)電壓激發(fā)
3個(gè)電流激發(fā)
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*大12個(gè)電壓激發(fā)
*大12個(gè)電流激發(fā)
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每個(gè)CR9060含10個(gè)
電壓激發(fā)
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數(shù)字控制端口
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2個(gè)I/O
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2個(gè)I/O
或1個(gè)RS-232 接口
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4個(gè)I/O
或2個(gè)RS-232 接口
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*大16個(gè)I/O，2 個(gè)RS232,2個(gè)RS485，8個(gè)SDI-12，8個(gè)RX/TX pair RS 232
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3個(gè)SDM、8個(gè)I/O
或4個(gè)RS-232
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*大16個(gè)I/O，2 個(gè)RS232,2個(gè)RS485，8個(gè)SDI-12，8個(gè)RX/TX pair RS 232
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每個(gè)CR9060含：1個(gè)SDM、8個(gè)I/O
或每個(gè)CR9071含16個(gè)I/O
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連續(xù)模擬輸出
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0
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0
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0
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0
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2
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0
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每個(gè)CR9060含6個(gè)
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通訊/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)端口
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1個(gè)RS-232
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1個(gè)USB,1個(gè)CSI/O, 1個(gè)10/100baseT（CR310）
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1個(gè)CS I/O
1個(gè)RS-232
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1個(gè)USB,1個(gè)CSI/O,1個(gè)MicroSD,1個(gè)10/100baseT
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1個(gè)CS I/O
1個(gè)RS-232
1個(gè)并行外圍設(shè)備
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1個(gè)USB,1個(gè)CSI/O,1個(gè)MicroSD,1個(gè)10/100baseT
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1個(gè)CS I/O
1個(gè)RS-232
1個(gè)10M/100M 以太網(wǎng)
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輸入電壓范圍
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0≤V＜2.5Vdc
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-0.1 to +2.5 Vdc
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±5Vdc
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±5Vdc
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±5Vdc
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±5Vdc
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±5Vdc （CR9050或CR9051E）
±50Vdc ( CR9055(E）)
±60Vdc （CR9058E）
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模擬電壓精度
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±（0.25%讀數(shù)+1.2mV偏移量），-40℃～﹢50℃
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±（0. 04%讀數(shù)+偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0. 06%讀數(shù)+1.2mV偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0.04% 測(cè)量值+偏移值）
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±（0. 04%讀數(shù)+偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0. 04%讀數(shù)+偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0. 07%讀數(shù)+4位A/D計(jì)數(shù)），-25℃～﹢50℃
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模擬分辨率
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*小0.6mV
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*小0.23μV
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*小0.33μV
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*小0.02μV
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*小0.33μV
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*小0.05μV
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*小1.6μV
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模擬/數(shù)字
轉(zhuǎn)換位數(shù)
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12
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24
|
13
|
24
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16
|
24
|
16
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標(biāo)準(zhǔn)工作溫度
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-40~50℃
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-40~70℃
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-25~50℃
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-40~70℃
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-25~50℃
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-40~70℃
|
-25~50℃
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擴(kuò)展工作溫度
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N/A
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/
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-55~85℃（CR800）
-30~80℃（CR850）
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-55~85℃
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-40~85℃
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-55~85℃
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-40~70℃
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內(nèi)存（字節(jié)）
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106K （操作系統(tǒng)）
512K (數(shù)據(jù)儲(chǔ)存)
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10M數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，2M（操作系統(tǒng)）
5M (CPU、程序保存)
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128MB閃存和4MB帶內(nèi)置供電的靜態(tài)存儲(chǔ)器
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2M（操作系統(tǒng)）
4M (數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、CPU、程序保存)
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2M（操作系統(tǒng)）
4M (數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、CPU、程序保存)
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6M（操作系統(tǒng)）
6M (數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、CPU、程序保存)
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128K （程序）
128M (數(shù)據(jù)儲(chǔ)存)
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供電(Vdc)
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7~16
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9.6~16
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9.6~16
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9.6~16
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10~16
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9.6~16
|
9.6~16
|
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電流消耗（mA）
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~0.2(睡眠模式，無電臺(tái))
~3(活動(dòng)，無電臺(tái))
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1.5(睡眠模式)
5(1 Hz采樣速率，無RS-232通訊)
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~0.6(睡眠模式)
1~16(無RS-232通訊)
17~28(有RS-232通訊)
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<1 (睡眠模式)
55(20HZ掃描)
25(RS-232)
48（以太網(wǎng)）
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2 (睡眠模式)
3 (1 Hz采樣速率)
10 (100 Hz采樣速率)
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~0.8 (睡眠模式)
3 (1 Hz采樣速率)
67 (20 Hz采樣速率)
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750~1000（處理)
750~4000 (模擬測(cè)量)
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尺寸（厘米）
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13.2×17.6×4.8
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5.5×3.0×2.0
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24.1×10.4×5.1
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23.8×10.1×6.2
|
24.1×17.8×9.7
|
8×4×2.4
|
40.0×24.8×20.3（實(shí)驗(yàn)室版機(jī)箱）
45.7×34.3×22.9（野外版機(jī)箱）
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重 量
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227g（CR200X、CR295X）
272g（CR206X、CR211X、
CR216X）
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242g（CR300）；288g（CR310）
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660g
|
860g
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1.6Kg（無電池）
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0.42 Kg（無電池）
|
~13.6 Kg (實(shí)驗(yàn)室版)
~18 Kg (野外版)
~12 Kg (CR9000XC)
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SDI-12 支持
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支持
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支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
PakBus支持
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支持（僅葉節(jié)點(diǎn)）
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
Modbus 支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
DNP3支持
|
否
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法
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表格
|
表格
|
表格
|
表格
|
表格
|
表格
|
表格
|
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編程語言
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CRBasic
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CRBasic
|
CRBasic
|
CRBasic
|
CRBasic
|
CRBasic
|
CRBasic
|
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CE認(rèn)證
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CR200X、CR206X、
CR211X、CR216X
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有
|
有
|
有
|
有
|
有
|
有
|
|
質(zhì) 保
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
|
軟件支持
|
|
Short Cut
|
支持
|
3.2或更高
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
PC200W
|
支持
|
4.4或更高
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
PC400
|
1.0或更高
|
4.4或更高
|
1.4或更高
|
1.2或更高
|
1.3或更高
|
4.3或更高
|
1.0或更高
|
|
LoggerNet
|
2.1或更高
|
4.4或更高
|
3.3或更高
|
3.0或更高
|
3.2或更高
|
4.3或更高
|
2.0或更高
|
|
RTDAQ
|
否
|
否
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
|
PConnect
|
3.0或更高
|
4.4或更高
|
3.3或更高
|
3.1或更高
|
3.2或更高
|
4.3或更高
|
否
|
|
PConnect CE
|
2.0或更高
|
4.4或更高
|
2.2或更高
|
2.0或更高
|
3.2或更高
|
4.3或更高
|
否
|
PF-Meter土壤水勢(shì)傳感器
該水勢(shì)傳感器采用特殊設(shè)計(jì)的陶瓷平衡系統(tǒng), 是基于摩爾熱容原理,通過直接測(cè)量熱容的變化，精度高,不需要標(biāo)定。以數(shù)字信號(hào)傳輸pF值或hPa值，數(shù)字信號(hào)傳輸可以避免測(cè)量值的傳輸誤差，所以電纜長(zhǎng)度可以超過250米。與兼容的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連，可以組成一個(gè)由48個(gè)pF－Meter設(shè)備組成的dLOG網(wǎng)絡(luò)，也可以通過GSM/GPRS傳輸數(shù)據(jù)，便于在世界任何一個(gè)角落訪問。pF－Meter可以與個(gè)人電腦直接相連，在線使用。該傳感器同時(shí)具備模擬信號(hào)輸出，以方便用戶使用。
適用范圍：極端干旱地區(qū)、凍土、路基等其他特殊領(lǐng)域土壤水的研究。
技術(shù)參數(shù)：
大的測(cè)量范圍 (pF 0-7 = 1-10,000,000 hPa / mBar)
優(yōu)良的免維護(hù) 免除像傳統(tǒng)張力計(jì)需要注水的維護(hù)
快速響應(yīng)高精度 pF ± 0.05 pF
同時(shí)測(cè)量土壤溫度(精度,±0.2℃)
測(cè)量值不受土壤鹽分的影響
防霜凍
輸出信號(hào):
數(shù)字信號(hào)SDI-12 總線(水文總線協(xié)議)
GP總線
模擬信號(hào)0-7 V = pF 0- pF 7
0-10V=10000mBar
注：模擬信號(hào)輸出沒有溫度輸出
供電電壓：10V-16V
TensioMark土壤水勢(shì)傳感器
該設(shè)備采用特殊設(shè)計(jì)的陶瓷平衡系統(tǒng), 基于摩爾熱容原理,直接測(cè)量熱容的變化，通過內(nèi)部微控制器MCU進(jìn)行轉(zhuǎn)換得出精度的水勢(shì)值,用戶不需要標(biāo)定。外形和注水張力計(jì)相似，但無需注水維護(hù)，測(cè)量值不受土壤鹽分的影響。該技術(shù)測(cè)量基質(zhì)勢(shì)范圍寬、安裝簡(jiǎn)單快捷、免維護(hù)、精度高?？山M成穩(wěn)定可靠的土壤水勢(shì)測(cè)定系統(tǒng)。精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)田地中水分運(yùn)移情況，廣泛應(yīng)用于SPAC子系統(tǒng)、田間土壤水分特征曲線、水土侵蝕、土力學(xué)特性研究等領(lǐng)域土壤水的研究、作物需水控制等。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
分體式結(jié)構(gòu)，測(cè)量部位體積小，使用靈活
防霜凍
不受土壤鹽分影響
技術(shù)參數(shù)：
供電：7-15 VDC
輸出信號(hào)：SDI-12
水勢(shì)測(cè)量范圍：7pF - 0 pF (10,000,000 hPa - 0 hPa)
水勢(shì)分辨率：0.01 pF
水勢(shì)精度：± 0.35 pF
土壤溫度測(cè)量范圍：-40 °C to +80 °C
土壤溫度分辨率：0.1 °C
功耗：休眠：1.5mA，5秒工作頻率時(shí)：50mA
尺寸：23 mm x 15 mm x 125 mm
線纜長(zhǎng)度：5米
3：參考文獻(xiàn)：
青藏鐵路路基下部土體水熱過程變化的監(jiān)測(cè)研究 李明永， 吳青柏， 劉永智
土壤水勢(shì)測(cè)定方法的選擇及準(zhǔn)確性研究 劉思春,高亞軍,王永一,馬愛生
太行山區(qū)典型植被對(duì)土壤水勢(shì)動(dòng)態(tài)的影響研究 王 鵬,宋獻(xiàn)方,侯士彬
土壤水勢(shì)溫度滯后效應(yīng)的研究 王國(guó)棟 張一平 張君常 傅志東
二種土壤含水量與水勢(shì)關(guān)系 吳沿友 胡林生 谷睿智 吳沿勝 黎明鴻
