Fabrication de capteurs de température de surface du sol simples et peu coûteux et de contenu gravimétrique de l'eau

Cette méthode permet à n’importe qui de construire des capteurs qui peuvent mesurer la température et l’humidité des cinq premiers millimètres de sol, une zone dynamique et difficile à mesurer. La mesure simultanée du microclimat à la surface du sol permet d’évaluer comment la température et l’humidité du sol influencent les organismes, les flux de gaz et d’autres composantes du fonctionnement de l’écosystème à la surface du sol. La surface du sol est particulièrement sujette à de grandes fluctuations de température et d’humidité et peut être disproportionnée dans la régulation de l’activité globale de l’écosystème.

Les capteurs fournissent de nouvelles informations sur la façon dont le biote de surface de l’humidité du sol est régulé et réagit aux changements de température et d’humidité, qui ont été difficiles à étudier dans le passé. Pour préparer le câble thermocouple, dépouillez la veste de câble quatre pour donner des centimètres de l’extrémité du câble, et dépouillez les gaines nouvellement exposées de petit diamètre cinq millimètres des extrémités des fils, et coupez le fil de sol au loin à la veste de câble ainsi il n’est pas exposé au-delà de la veste. Portant l’équipement de protection approprié, ARC souder les extrémités exposées des fils ensemble et tirer doucement sur les fils pour tester la résistance de la soudure, et pour s’assurer que les pointes ne se séparent pas.

Trempez les extrémités soudées ARC du câble thermocouple dans du ruban électrique liquide pour couvrir le métal exposé des fils, et au moins trois millimètres des gaines métalliques de petit diamètre. Après avoir laissé sécher le ruban électrique pendant au moins quatre heures, ou comme recommandé par le fabricant, coupez un morceau d’environ 3,3 millimètres de tube de rétrécissement de chaleur qui est assez long pour couvrir le ruban électrique sur les gaines de petit diamètre et au moins un centimètre de la veste thermocouple, et insérez les fils dans le tube, puis déplacez le tube de nouveau sur la veste de câble. Pour préparer le câble d’humidité du sol, dépouillez la veste de câble à cinq centimètres de l’extrémité du câble et coupez le fil de sol à la veste de câble afin qu’elle ne soit pas exposée au-delà de la veste.

Dépouillez un centimètre des gaines intérieures de petit diamètre des extrémités des fils d’humidité du sol et tordez le métal exposé de chaque fil pour consolider les petits brins. Ensuite, en utilisant la protection appropriée de la peau et des yeux, appliquer la soudeuse sur le métal exposé à chaque extrémité de fil pour étain les petits brins tordus. Ensuite, coupez un morceau de tube de rétrécissement de chaleur de 10 millimètres de diamètre pour être environ un centimètre plus long que la distance à laquelle la veste de câble a été dépouillée à l’extrémité des fils en conserve, et placez ce tube au-dessus des deux fils.

Faites glisser le tube sur la veste de câble et coupez deux morceaux de 1,5 centimètre de tube de rétrécissement de chaleur de 3,3 millimètres. Placez un morceau de tube sur chaque fil et appliquez le flux de soudeur sur les dents de la bande de prise à deux dents. Soudez les extrémités en conserve du fil jusqu’aux extrémités de la bande de prise à deux volets, en étant sûr de garder les deux extrémités séparées afin qu’elles ne touchent pas.

Déplacez les deux morceaux de chaleur de 3,3 millimètres de diamètre rétrécir à la base de la bande de prise à deux volets, de sorte que toutes les pièces métalliques sont couvertes. Utilisez le pistolet thermique pour adhérer aux tubes de rétrécissement de chaleur, en prenant soin de ne pas surchauffer et faire fondre la soudure sous les tubes. Déplacez le tube de rétrécissement thermique de 10 millimètres de diamètre à un millimètre de l’extrémité de la bande de prise à deux volets de sorte qu’il couvre la bande de prise, les fils de petit diamètre, et une partie de la veste de câble, et utilisez le pistolet à chaleur pour fixer ce tube de rétrécissement de chaleur en place.

Pour modifier la bande terminale à huit volets, orientez la bande de façon à ce que les dents du haut s’éloignent de la vue et utilisez des pinces métalliques pour couper les deuxième, quatrième et septième dents de la gauche, juste en dessous de la bande de contact en plastique noir. Mesurez cinq millimètres au-dessous de la bande de contact en plastique noir et marquez les troisième, cinquième et sixième volets de la gauche à cinq millimètres, puis coupez ces dents aux marques de cinq millimètres. Pour l’assemblage de la tête du capteur, coupez deux morceaux d’un centimètre d’environ 13 millimètres de diamètre et glissez-en un sur chacun des câbles thermocouple et humidité du sol.

Déplacez l’extrémité soudée ARC des fils thermocouple sur le dessus de la troisième prong coupée de sorte que la pointe du thermocouple soit orientée avec l’extrémité de l’extrémité de la pince coupée, et pliez les fils de sorte qu’ils suivent la courbe supérieure de la prong. Faites glisser le tube de rétrécissement thermique de 3,3 millimètres de diamètre sur la partie incurvée de la prong et des fils thermocouple et vérifiez que le tube de rétrécissement de chaleur couvre également une partie de la veste de câble thermocouple. Utilisez un pistolet à chaleur pour respecter le tube de rétrécissement de chaleur en place et utilisez les doigts pour presser la partie du tube de rétrécissement de chaleur qui est au-dessus de la proue incurvée.

Insérez les extrémités courbes supérieure des dents cinq et six dans la bande de prise à deux volets et déplacez le tube de rétrécissement de chaleur supérieur de 13 millimètres de diamètre vers la tête du capteur jusqu’à ce qu’il soit positionné à environ un centimètre de la tête. Utilisez un pistolet à chaleur pour fixer le tube en place, en prenant soin de garder la bande d’orbite solidement reliée aux dents cinq et six, et au fil thermocouple sur la proue trois, et apposer l’autre morceau de 13 millimètres de diamètre de la chaleur rétrécir tube de quelques centimètres derrière le morceau précédent de tube de rétractateur de chaleur. Lors de la fixation du tube de retrait de chaleur en place, une bonne connexion entre la bande de prise à deux dents et les dents cinq et six de la tête du capteur modifié est critique.

Ensuite, appliquez du ruban électrique liquide sur tous les côtés du fil thermocouple et du volet trois, et sur tous les côtés de la connexion de bande de prise, en veillant à ce que tout le métal exposé soit couvert. Toutefois, ne couvrez pas les pinces coupées de 5 millimètres associées à la connexion. Ici, les données d’étalonnage de séchage pour deux échantillons de chacun des trois substrats du sol, chacun avec sa propre sonde, sont montrées.

Les régressions pour les échantillons de sol de limon loam étaient distinctes des deux autres substrats du sol, par conséquent, l’application de l’équation de régression du sol de limon loam à la mousse biocrust ou vice versa conduirait à des valeurs radicalement différentes. D’autre part, la relation entre l’eau gravimétrique et les résistances de sonde pour le sol de sable fin et le biocrust de mousse étaient semblables. Comme il peut y avoir des variations dans les substrats, il est important d’obtenir une taille d’échantillon suffisamment grande pour produire une courbe d’étalonnage précise et créer des courbes d’étalonnage individuelles pour tous les sites.

Dans ces graphiques, on peut observer la température moyenne et la teneur en eau gravimétrique des parcelles chauffées et contrôlées pour deux pluies distinctes survenues au début de mai 2018. Les températures moyennes dans les parcelles réchauffées étaient constamment plus élevées que les températures moyennes des parcelles contrôlées. Au cours de ces deux pluies, les capteurs de résistivité dans les parcelles chauffées ont enregistré moins d’humidité du sol que les témoins et les parcelles chauffées ont séché plus rapidement.

Il est important de s’assurer qu’une bonne connexion a été faite lors du soudage ARC des fils thermocouple et lors de la connexion de la deuxième bande à la tête du capteur. Nous avons installé ces capteurs pour leur utilisation dans de multiples expériences de réchauffement, car il est essentiel de comprendre comment les traitements de température affectent les lectures de l’humidité du sol pour interpréter les données du microclimat de surface du sol. En collaboration avec d’autres instruments, ces capteurs ont permis d’examiner comment la température et l’humidité à la surface du sol affectent les processus fondamentaux du sol, comme les efflux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Ce nouveau lien entre le microclimat des sols de surface et l’efflux du sol a été essentiel à notre compréhension de la façon dont les sols des terres arides peuvent créer des rétroactions au changement mondial.