1:系統介紹：
土壤水勢（soil water potential）指相對于純水自由水面，土壤水所具有的勢能。是勢能的一種形式。土壤水與自然界中其他物質一樣，具有各種形式的能量，因流動速度甚小，忽略其動能，集中研究土壤水的勢能。當水分進入土壤孔隙中，受到吸附力、毛管力、重力和溶質離子的引力等作用，分別產生基模勢（包括吸附勢、毛管勢）、重力勢、溶質勢和壓力勢等。這些能量的總和稱“總土壤水勢”。每一項稱“分勢”。根據國際土壤學會土壤物理學術委員會（1963年）定義：在標準大氣壓下，從自由水面把無限少量的單位數量純水等溫、可逆地移動到土壤中某一吸水點，使之成為土壤水所做的功。其大小可清楚表明土壤水對作物的有效程度、土壤水運動的方向和速度。是研究土壤水分運動和土一植一氣連續系統基本的概念。
土壤水勢是“土壤水分勢能值”的簡稱，亦稱“總土壤水勢”。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，其勢能值一般足降低的。土壤水勢就是土壤水與純自由水勢能的差值。壓力單位為帕（Pa）。土壤水勢反映了土壤水分的能量狀態、運動的方向，以及對植物有效性的大小。
土壤水勢 （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，水勢為零； 含水量 低于飽和狀態，水勢為負值，土壤越干旱，負值越大。一般植物的生存范圍是0到-15pa（-1500 kPa）。
2：土壤水勢監測系統組成：
數據采集單元:CR300，CR800，CR1000X采集器
土壤水勢傳感器：PF-Meter，TensioMark
機箱太陽能供電支架等輔助設備。
數據采集器選配：
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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個單端（無差分）
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6個單端
或3對差分
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6個單端
或3對差分
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16 個單端
或8對差分
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28個單端
或14對差分
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12個單端或6個差分
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每個CR9050/CR9051E/CR9055(E):
28個單端
或14對差分
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脈沖計數器
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2個
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2個
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2個
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2個
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4個
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16個
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每個CR9071含12個
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開關激發通道
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2個電壓激發
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2個電壓激發
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2個電壓激發
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*大16個電壓激發
*大16個電流激發
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4個電壓激發
3個電流激發
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*大12個電壓激發
*大12個電流激發
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每個CR9060含10個
電壓激發
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數字控制端口
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2個I/O
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2個I/O
或1個RS-232 接口
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4個I/O
或2個RS-232 接口
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*大16個I/O，2 個RS232,2個RS485，8個SDI-12，8個RX/TX pair RS 232
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3個SDM、8個I/O
或4個RS-232
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*大16個I/O，2 個RS232,2個RS485，8個SDI-12，8個RX/TX pair RS 232
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每個CR9060含：1個SDM、8個I/O
或每個CR9071含16個I/O
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連續模擬輸出
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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CR9060含6個
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通訊/數據存儲端口
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1個RS-232
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1個USB,1個CSI/O, 1個10/100baseT（CR310）
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1個CS I/O
1個RS-232
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1個USB,1個CSI/O,1個MicroSD,1個10/100baseT
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1個CS I/O
1個RS-232
1個并行外圍設備
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1個USB,1個CSI/O,1個MicroSD,1個10/100baseT
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1個CS I/O
1個RS-232
1個10M/100M 以太網
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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+1.2mV偏移量），-40℃～﹢50℃
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±（0. 04%讀數+偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0. 06%讀數+1.2mV偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0.04% 測量值+偏移值）
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±（0. 04%讀數+偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0. 04%讀數+偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0. 07%讀數+4位A/D計數），-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/數字
轉換位數
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12
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24
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13
|
24
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16
|
24
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16
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標準工作溫度
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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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內存（字節）
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106K （操作系統）
512K (數據儲存)
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10M數據存儲，2M（操作系統）
5M (CPU、程序保存)
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128MB閃存和4MB帶內置供電的靜態存儲器
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2M（操作系統）
4M (數據儲存、CPU、程序保存)
|
2M（操作系統）
4M (數據儲存、CPU、程序保存)
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6M（操作系統）
6M (數據儲存、CPU、程序保存)
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128K （程序）
128M (數據儲存)
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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
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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)
~3(活動，無電臺)
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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）
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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
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24.1×17.8×9.7
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8×4×2.4
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40.0×24.8×20.3（實驗室版機箱）
45.7×34.3×22.9（野外版機箱）
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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
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860g
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1.6Kg（無電池）
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0.42 Kg（無電池）
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~13.6 Kg (實驗室版)
~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
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支持
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支持
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支持
|
支持
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否
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PakBus支持
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支持（僅葉節點）
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支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
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Modbus 支持
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支持
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支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
DNP3支持
|
否
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支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
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數據存儲方法
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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認證
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CR200X、CR206X、
CR211X、CR216X
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有
|
有
|
有
|
有
|
有
|
有
|
|
質 保
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
|
軟件支持
|
|
Short Cut
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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
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PF-Meter土壤水勢傳感器
該水勢傳感器采用特殊設計的陶瓷平衡系統, 是基于摩爾熱容原理,通過直接測量熱容的變化，精度高,不需要標定。以數字信號傳輸pF值或hPa值，數字信號傳輸可以避免測量值的傳輸誤差，所以電纜長度可以超過250米。與兼容的網絡設備相連，可以組成一個由48個pF－Meter設備組成的dLOG網絡，也可以通過GSM/GPRS傳輸數據，便于在世界任何一個角落訪問。pF－Meter可以與個人電腦直接相連，在線使用。該傳感器同時具備模擬信號輸出，以方便用戶使用。
適用范圍：極端干旱地區、凍土、路基等其他特殊領域土壤水的研究。
技術參數：
大的測量范圍 (pF 0-7 = 1-10,000,000 hPa / mBar)
優良的免維護 免除像傳統張力計需要注水的維護
快速響應高精度 pF ± 0.05 pF
同時測量土壤溫度(精度,±0.2℃)
測量值不受土壤鹽分的影響
防霜凍
輸出信號:
數字信號SDI-12 總線(水文總線協議)
GP總線
模擬信號0-7 V = pF 0- pF 7
0-10V=10000mBar
注：模擬信號輸出沒有溫度輸出
供電電壓：10V-16V
TensioMark土壤水勢傳感器
該設備采用特殊設計的陶瓷平衡系統, 基于摩爾熱容原理,直接測量熱容的變化，通過內部微控制器MCU進行轉換得出精度的水勢值,用戶不需要標定。外形和注水張力計相似，但無需注水維護，測量值不受土壤鹽分的影響。該技術測量基質勢范圍寬、安裝簡單快捷、免維護、精度高。可組成穩定可靠的土壤水勢測定系統。精準地監測田地中水分運移情況，廣泛應用于SPAC子系統、田間土壤水分特征曲線、水土侵蝕、土力學特性研究等領域土壤水的研究、作物需水控制等。
產品特點：
分體式結構，測量部位體積小，使用靈活
防霜凍
不受土壤鹽分影響
技術參數：
供電：7-15 VDC
輸出信號：SDI-12
水勢測量范圍：7pF - 0 pF (10,000,000 hPa - 0 hPa)
水勢分辨率：0.01 pF
水勢精度：± 0.35 pF
土壤溫度測量范圍：-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：50mA
尺寸：23 mm x 15 mm x 125 mm
線纜長度：5米
3：參考文獻：
青藏鐵路路基下部土體水熱過程變化的監測研究 李明永， 吳青柏， 劉永智
土壤水勢測定方法的選擇及準確性研究 劉思春,高亞軍,王永一,馬愛生
太行山區典型植被對土壤水勢動態的影響研究 王 鵬,宋獻方,侯士彬
土壤水勢溫度滯后效應的研究 王國棟 張一平 張君常 傅志東
二種土壤含水量與水勢關系 吳沿友 胡林生 谷睿智 吳沿勝 黎明鴻
