土壤pH传感器工作原理

土壤pH传感器是用来检测土壤pH值的仪器。在实际工作中，土壤pH传感器很好的解决了传统土壤pH测量需要配备专业显示仪表、标定繁琐、集成难度大、功耗大、价格昂贵、携带困难等缺点。可广泛应用于土壤酸碱度的检测或精细农业、林业、地质勘探、植物培育、水利、环保等领域酸碱度的测量。

工作原理：

土壤pH传感器也叫土壤原位pH记录仪，是由金属传感器和功能数值切换装置组合而成。金属传感器做为核心的硬件系统，检测时电极（传感器）直接与土壤接触，利用化学反应中的氧化还原反应，会产生的电流，而电流数值的大小会驱动电流表所对应的不同pH值单元数据，通过主机转换，以数值的形式将结果展现给我们。

测量区域及测定范围：

土壤PH传感器的测量区域一般为：以两探针中央为中心，直径为125px的与探针等高的圆柱体内。

测量范围一般为:pH=3-8pH，湿度=10%-80%。

如何选择土壤pH传感器？

一、注意土壤pH传感器的测量精度：测量过程中总不可避免会出现测量误差，为了使测量结果准确可靠，要尽量减少误差，选择测量精度高的产品。

二、注意土壤pH传感器的灵敏程度：灵敏度是一种响应量变化程度，自然越高越好。

三、注意土壤pH传感器的材质质量：材质质量是土壤ph传感器使用寿命的保障之一，采用严格的制造工艺对整个机身进行防水防尘处理，可以保证元器件稳定监测。

四、注意土壤pH传感器的防护等级：IP是Ingress Protection的缩写，即防护等级。IP防护等级系统提供了一个以电器设备和包装的防尘、防水和防碰撞程度为标准来对产品进行分类的方法，多以IP后跟随两个数字来表述，数字就是用来明确防护的等级。一个数字表示电器防尘、防止外物侵入的等级，第二个数字表示电器防湿气、防水浸入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。

五、注意土壤ph传感器的探针：探针需要插入土壤中与土壤进行直接接触，选耐用的。例如选用不锈钢作为原料，可以防锈、不电解、耐盐碱腐蚀，同时还适用各种土质。

六、使用要方便：选择这类产品时选用门槛低使用步骤简单的，可以进行快速测量，也不需要使用试剂，也不限检测次数的。

*土壤pH传感器的成本较低，如若单独选择土壤pH传感器的价格通常在几十元左右，如果想在传感器上再加温湿度、土壤ec值等参数，价格通常在几百~上千元不等，参数越多价格越高。

测量方法：

一、速测法：选定需要测量的地块，把表层土抛开到需测量的深度，避开坚硬物体，将钢针垂直插入土壤中。用这种方法测量土壤PH值时，需在被测土地得不同的位置进行多次测量，计算出平均值。

二、埋地测量法：先挖一个直径>20cm的深坑，在既定的深度将钢针水平插入坑壁，之后将坑填埋严实，稳定一段时间后，即可对土壤PH值进行长时间的测量。

土壤PH值传感器安装要点：

1.检测时，将金属探针前端插入松软土壤之中。

2.如果土壤过硬，则需要预先打好稍小于探针的小孔，不能强行插入，传感器背后不能用硬物敲击。

3.当使用完拔出泥土的时候，需要握住黑色外壳拔出，而不能直接拉通讯线，并且要及时的将探针擦拭干净，套上保护套，避免金属膜损坏。

维护保养：

1、仪器的输入端必须保持干燥清洁，防止灰尘及水汽侵入；

2、应避免将电极长期浸在蛋白质溶液和酸性氟化物溶液中，避免与有机硅油接触；

3、电极长期使用后，如发现斜率略有降低，可将电极下端浸泡在4%HF溶液（氢氟酸）中3~5秒，然后用蒸馏水洗净，再用0.1mol/L盐酸浸泡，使电极复新；

4、为使测量更精确，须经常对电极进行标定以及用蒸馏水清洗；

5、变送器应安置于干燥环境或控制箱内，避免因水滴溅射或受潮引起仪表漏电或测量误差。

调节土壤酸碱度方法：

1.酸性土壤的改良经常使用石灰，达到中和活性酸、潜性酸来达到改良土壤结构的目的，也可用紫色页岩分、粉煤灰、草木灰等。

2.中性和石灰性土壤的人工酸化，陆地花卉可用硫磺粉(50g/ m)或硫酸亚铁(150g/m)，可降低0.5~1个PH单位，也可用矾肥水浇制。

3.碱性土壤施用磷石膏、硫酸亚铁、硫磺粉、酸性风化煤。

常见问题：

一、如何在家里检验土壤pH传感器的准确性？

答：准备若干份土壤样品，用水浸提或用中性盐溶液浸提(如酸性土壤可用1mol/lKCN溶液;中性和碱性土壤可用0.0lmol/l氯化钙溶液浸提)。水土比一般为2.5：1;盐碱土水土比5：1;泥炭为10：1。经充分搅拌，平衡30min，用土壤pH传感器测定。

1、试剂配制：

①ph4.01标准缓冲溶液：将l 0.21g苯二甲酸氢钾(khc8h4o4，分析纯，105℃烘干)溶于1000m1蒸馏水中。

②ph6.87标准缓冲溶液：将3.39g磷酸二氢钾(kh2po4，分析纯，45℃烘干)和3.53g无水磷酸氢二钠(na2hp4，分析纯，45℃烘干)溶于1000m1蒸馏水中。

③ph9.18标准缓冲溶液：称取3.80g硼砂(na2b4o7·10h2o溶于1000ml煮沸冷却的蒸馏水中。装瓶密封保存。

④1mol/lKCN溶液：将74.6gKCN(kcl，分析纯)溶于1000m1蒸馏水中。该溶液的ph值为5.5-6.0

⑤0.01mol/l氯化钙溶液：将147.02g氯化钙(cacl2·2h2o，分析纯)溶于1000ml蒸馏水中，即1mol/l氯化钙溶液。取l 0ml 1mol/l氯化钙溶液于500ml烧杯中，加入500ml蒸馏水，滴加氢氧化钙或盐酸溶液调节ph=6，然后用蒸馏水定容至1000ml，即0.01mol/l氯化钙溶液。

2、样品处理：

　将土壤样品风干磨细过2mm筛，称取10.0g样品于50ml烧杯中，加入25ml无二氧化碳的蒸馏水或1mol/lKCN溶液(酸性土壤)，或0.01mol/l氯化钙溶液(中性和碱性土壤)，用玻璃棒剧烈搅拌1-2min，静置30min，以备测定。此时应注意实验室氨气和挥发性酸雾的影响。

3、测定：

按仪器说明书土壤pH传感器，选择与土壤浸提液ph值接近的ph标准缓冲溶液(酸性的用ph4.01缓冲溶液，中性的用ph6.87缓冲溶液，碱性的用ph9.18缓冲溶液)作为标准，校正仪器指示的ph值与标准值一致。将土壤pH传感器的复合电极(或ph玻璃电极和甘汞标准电极)插入土壤浸提液中，轻轻转动烧杯，读出ph值。每份样品测定后，用蒸馏水冲洗电极，并用滤纸将水吸干。

4、计算：

土壤pH传感器读出的ph值。

5、备注：

1.分析精度0.1ph值，但精密的ph计可准至0.02ph单位，并使用温度补偿。

2.土壤样品不要磨得过细，以2mm筛为宜。磨好的样品如果不能马上测定，应装瓶密封保存，以防的空气中的氨气和挥发性酸影响。电极插入土壤浸提液后轻轻转动烧杯是必要的，可加速平衡时间，这对于缓冲性较弱或ph较高的土壤尤为重要。若用标准甘汞电极作参比电极时，一定要插在上部溶液中，以减少误差。

二、数据传输有哪些方案？

答：①设备可通过环境监控主机连接到环境监控云平台，实现手机、电脑、平板随时随地检测②设备可外接网络变送器，将数据上传至环境监控云平台，实现手机、电脑、平板随时随地检测③设备可通过485转usb模板上传到客户自备上位机软件实现实时监控④设备可通过用户自备485转IC/232模块上传到单机片或PLC实现数据查看。

三、土壤pH值的重要性？

答：土壤过酸或过碱都是限制植物生长及品质的重要因素，大多数的植物均不耐过酸或过碱的土壤。因此，了解土壤的酸碱度和湿度是相当重要的。