Herstellung einfacher und kostengünstiger Bodenoberflächentemperatur- und Gravimetrischer Wassergehaltssensoren

Diese Methode ermöglicht es jedem, Sensoren zu bauen, die die Temperatur und Feuchtigkeit der oberen fünf Millimeter Boden messen können, ein dynamischer und schwieriger Bereich zu messen. Die gleichzeitige Messung des Mikroklimas in der Bodenoberfläche ermöglicht die Beurteilung, wie Temperatur und Bodenfeuchtigkeit Organismen, Gasflüsse und andere Bestandteile der Ökosystemfunktion an der Bodenoberfläche beeinflussen. Die Bodenoberfläche ist besonders anfällig für große Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen und kann bei der Regulierung der gesamten Ökosystemaktivität überproportional wichtig sein.

Die Sensoren liefern neue Erkenntnisse darüber, wie Bodenfeuchtigkeitsoberflächenbiota durch Temperatur- und Feuchtigkeitsveränderungen reguliert werden und darauf reagieren, was in der Vergangenheit nur schwer zu untersuchen war. Um das Thermoelementkabel vorzubereiten, streifen Sie die Kabelmantel vier, um Zentimeter vom Ende des Kabels zu geben, und streifen Sie die neu freiliegenden kleinen Durchmesser Ummantelungen fünf Millimeter von den Enden der Drähte, und schneiden Sie den Erddraht an der Kabelmantel, so dass es nicht über die Jacke freigelegt wird. Mit der entsprechenden Schutzausrüstung schweißen ARC die freiliegenden Spitzen der Drähte zusammen und ziehen sanft an den Drähten, um die Festigkeit der Schweißnaht zu testen und sicherzustellen, dass sich die Spitzen nicht trennen.

Tauchen Sie die ARC-Schweißspitzen des Thermoelementkabels in flüssiges elektrisches Klebeband, um das freiliegende Metall der Drähte zu bedecken, und mindestens drei Millimeter der Drahthüllen mit kleinem Durchmesser. Nachdem Sie das elektrische Band mindestens vier Stunden trocknen lassen oder wie vom Hersteller empfohlen, schneiden Sie ein Stück von etwa 3,3 Millimeter Nrumpfschläuchen, die lang genug sind, um das elektrische Band auf den Manteln mit kleinem Durchmesser und mindestens einem Zentimeter der Thermoelementhülle zu bedecken, und legen Sie die Drähte in das Rohr ein, und bewegen Sie das Rohr dann wieder über die Kabelmantel. Um das Bodenfeuchtigkeitskabel vorzubereiten, streifen Sie die Kabelmantel fünf Zentimeter vom Ende des Kabels und schneiden Sie den Erddraht an der Kabelmantel, so dass es nicht über die Jacke freigelegt wird.

Einen Zentimeter der inneren kleinen Durchmesser Hüllen von den Enden des Bodens Feuchtigkeitsdrähte streifen und drehen Sie das freiliegende Metall jedes Drahtes, um die kleinen Stränge zu konsolidieren. Dann, mit dem entsprechenden Haut- und Augenschutz, löten Sie auf das exponierte Metall an jedem Drahtende, um die kleinen, verdrehten Stränge zu verzinnen. Als nächstes schneiden Sie ein Stück mit einem Wärmeschrumpfschlauch mit einem Durchmesser von 10 Millimetern etwa einen Zentimeter länger als den Abstand, bei dem die Kabelummantelung bis zum Ende der Verzinnungsdrähte entfernt wurde, und legen Sie dieses Rohr über beide Drähte.

Schieben Sie den Schlauch zurück über die Kabelmantel und schneiden Sie zwei 1,5 Zentimeter große Stücke von 3,3 Millimeter Nrumpfschläuchen. Legen Sie ein Stück Schlauch über jeden Draht und tragen Sie Lötfluss auf die Zinken der zwei-Zangen-Sockelleiste auf. Löten Sie die verzinnten Enden des Drahtes an die Enden des zweigleisigen Sockelstreifens, wobei Sie sicher sind, dass die beiden Enden getrennt bleiben, damit sie nicht berühren.

Bewegen Sie die beiden Teile der Wärmemitwärme von 3,3 Millimetern an die Basis des zweizackigen Sockelleisten, so dass alle Metallteile abgedeckt sind. Verwenden Sie die Wärmepistole, um die Wärmeschrumpfschläuche zu haften, wobei darauf geachtet wird, das Lot unter den Rohren nicht zu überhitzen und zu schmelzen. Bewegen Sie das Schrumpfrohr mit einem Durchmesser von 10 Millimetern vom Ende des zweigleisigen Sockelstreifens auf einen Millimeter, sodass es den Sockelstreifen, die Drähte mit kleinem Durchmesser und einen Teil der Kabelummantelung bedeckt, und verwenden Sie die Wärmepistole, um dieses Wärmeschrumpfrohr an Ort und Stelle zu befestigen.

Um den achtzackigen Klemmenstreifen zu modifizieren, richten Sie den Streifen so aus, dass die oberen Zinken aus dem Blickfeld gekrümmt sind, und verwenden Sie Drahtschnipsel, um den zweiten, vierten und siebten Zinken von links zu schneiden, direkt unter dem schwarzen Kunststoff-Kontaktstreifen. Messen Sie fünf Millimeter unter dem schwarzen Kunststoff-Kontaktstreifen und markieren Sie den dritten, fünften und sechsten Zinken von links mit fünf Millimetern, dann schnippeln Sie diese Zinken an den Fünf-Millimeter-Markierungen. Schneiden Sie für die Sensorkopfmontage zwei ein Zentimeter große Teile mit einem Durchmesser von etwa 13 Millimetern und schieben Sie einen über jedes Thermoelement und die Bodenfeuchtekabel.

Bewegen Sie das ARC-geschweißte Ende der Thermoelementdrähte über die Spitze des dritten abgeschnittenen Stifts, so dass die Spitze des Thermoelements mit dem Ende des Endes des abgeschnittenen Stifts ausgerichtet ist, und biegen Sie die Drähte so, dass sie der oberen Kurve des Stifts folgen. Schieben Sie das Schrumpfrohr mit einem Durchmesser von 3,3 Millimetern über den gekrümmten Teil des Zinken und die Thermoelementdrähte und überprüfen Sie, ob das Schrumpfrohr auch einen Teil der Thermoelement-Kabelummantelung abdeckt. Verwenden Sie eine Wärmepistole, um das Wärmeschrumpfrohr an Ort und Stelle zu haften und verwenden Sie Finger, um den Teil des Schrumpfschlauchs zu drücken, der sich über dem gekrümmten Zinken befindet.

Setzen Sie die oberen gekrümmten Enden der Zinken fünf und sechs in den zweizackigen Sockelstreifen ein und bewegen Sie das obere Wärmeschrumpfrohr mit einem Durchmesser von 13 Millimetern in Richtung des Sensorkopfes, bis es etwa einen Zentimeter vom Kopf entfernt positioniert ist. Verwenden Sie eine Wärmepistole, um das Rohr an Ort und Stelle zu befestigen, wobei darauf zu achten ist, dass der Sockelstreifen fest mit den Zinken fünf und sechs verbunden ist, und mit dem Thermoelementdraht an Der dreier Zinken, und befestigen Sie das andere Stück Schrumpfschlauch mit einem Durchmesser von 13 Millimetern einige Zentimeter hinter dem vorherigen Stück Schrumpfschläuche. Bei der Befestigung des Schrumpfschlauchs ist eine gute Verbindung zwischen dem Zwei-Zangen-Sockelstreifen und den Zinken fünf und sechs des modifizierten Sensorkopfes entscheidend.

Dann wenden Sie flüssiges elektrisches Klebeband auf alle Seiten des Thermoelementdrahtes und Prong drei, und auf alle Seiten der Steckdosenleiste Anschluss, um sicherzustellen, dass das gesamte freiliegende Metall abgedeckt ist. Bedecken Sie jedoch nicht die 5 Millimeter abgeschnittenen Zangen, die mit der Verbindung verbunden sind. Hier werden trocken-down-Kalibrierdaten für zwei Proben von jeweils drei Bodensubstraten mit jeweils eigener Sonde dargestellt.

Die Regressionen für die Schlammlehmbodenproben unterschieden sich von den beiden anderen Bodensubstraten, daher würde die Anwendung der Regressionsgleichung des Schlammlehmbodens auf Moosbiokruste oder umgekehrt zu dramatisch unterschiedlichen Werten führen. Auf der anderen Seite war die Beziehung zwischen gravimetrischem Wasser und den Sondenwiderständen für den feinen Sandboden und die Moosbiokruste ähnlich. Da es innerhalb der Substrate Zuabweichungen geben kann, ist es wichtig, eine ausreichend große Probengröße zu erhalten, um eine genaue Kalibrierkurve zu erzeugen und individuelle Kalibrierkurven für alle Standorte zu erstellen.

In diesen Diagrammen können die durchschnittliche Temperatur und der gravimetrische Wassergehalt von erhitzten und kontrollierten Parzellen für zwei separate Regenereignisse beobachtet werden, die Anfang Mai 2018 aufgetreten sind. Die Durchschnittstemperaturen in den erwärmten Parzellen waren durchweg höher als die Durchschnittstemperaturen der kontrollierten Parzellen. Im Laufe dieser beiden Regenereignisse registrierten die Widerstandssensoren in den beheizten Parzellen weniger Bodenfeuchtigkeit als die Kontrollen und die beheizten Parzellen trockneten schneller.

Es ist wichtig, dass beim ARC-Schweißen der Thermoelementdrähte und beim Anschluss des zweiten Streifens an den Sensorkopf eine gute Verbindung hergestellt wurde. Wir haben diese Sensoren für ihren Einsatz in mehreren Erwärmungsexperimenten installiert, da das Verständnis, wie Temperaturbehandlungen die Werte der Bodenfeuchtigkeit beeinflussen, für die Interpretation von Mikroklimadaten der Bodenoberfläche von entscheidender Bedeutung ist. In Zusammenarbeit mit anderen Instrumenten haben diese Sensoren die Untersuchung ermöglicht, wie Temperatur und Feuchtigkeit an der Bodenoberfläche grundlegende Bodenprozesse beeinflussen, wie Kohlendioxidausscheidung in die Atmosphäre.

Diese neue Verbindung zwischen Oberflächen-Mikroklima und Bodenausfluss war entscheidend für unser Verständnis, wie Trockeneflächen Böden Rückkopplungen an den globalen Wandel erzeugen können.