Fabricação de sensores de temperatura de superfície do solo simples e baratos e sensores de conteúdo de água gravimétrica

Este método permite que qualquer pessoa construa sensores que possam medir a temperatura e a umidade dos cinco milímetros superiores do solo, uma área dinâmica e difícil de medir. Medir simultaneamente o microclima na superfície do solo permite a avaliação de como a temperatura e a umidade do solo influenciam organismos, fluxos de gás e outros componentes da função ecossistêmica na superfície do solo. A superfície do solo é particularmente propensa a grandes flutuações de temperatura e umidade e pode ser desproporcionalmente importante na regulação da atividade global do ecossistema.

Os sensores fornecem novas percepções sobre como a umidade do solo biota é regulada e respondem a mudanças de temperatura e umidade, que tem sido difícil de estudar no passado. Para preparar o cabo termopar, retire a jaqueta de cabo quatro para dar centímetros da extremidade do cabo, e retire as bainhas de pequeno diâmetro recém-expostas a cinco milímetros das extremidades dos fios, e corte o fio moído na jaqueta de cabo para que não seja exposto além da jaqueta. Usando o equipamento de proteção adequado, arc solda as pontas expostas dos fios e puxa suavemente os fios para testar a resistência da solda, e para garantir que as pontas não separem.

Mergulhe as pontas soldadas arc do cabo termopar em fita elétrica líquida para cobrir o metal exposto dos fios, e pelo menos três milímetros das bainhas de fio de pequeno diâmetro. Depois de permitir que a fita elétrica seque por pelo menos quatro horas, ou como recomendado pelo fabricante, corte um pedaço de aproximadamente 3,3 milímetros de encolhimento de calor que é longo o suficiente para cobrir a fita elétrica nas bainhas de pequeno diâmetro e pelo menos um centímetro da jaqueta termopar, e insira os fios no tubo, em seguida, mova o tubo de volta sobre a jaqueta do cabo. Para preparar o cabo de umidade do solo, retire a jaqueta de cabo a cinco centímetros da extremidade do cabo e corte o fio moído na jaqueta de cabo para que não seja exposto além da jaqueta.

Retire um centímetro das bainhas internas de pequeno diâmetro das extremidades dos fios de umidade do solo e torça o metal exposto de cada fio para consolidar os pequenos fios. Em seguida, usando a proteção adequada da pele e dos olhos, aplique solda no metal exposto em cada extremidade do fio para estanho os fios pequenos e torcidos. Em seguida, corte um pedaço de tubo de encolhimento de calor de 10 milímetros de diâmetro para ser aproximadamente um centímetro mais longo do que a distância em que a jaqueta de cabo foi despojada até o final dos fios enlatados, e coloque este tubo sobre ambos os fios.

Deslize o tubo de volta sobre a jaqueta de cabo e corte duas peças de 1,5 centímetros de encolhimento de calor de 3,3 milímetros. Coloque um pedaço de tubo sobre cada fio e aplique fluxo de solda nas pinças da tira do soquete de dois pinos. Soldar as extremidades enlatadas do fio até as extremidades da tira do soquete de duas pontas, certificando-se de manter as duas extremidades separadas para que não toquem.

Mova as duas peças de calor de 3,3 milímetros de diâmetro encolhem para a base da tira do soquete de dois pinos, de modo que todas as partes metálicas estejam cobertas. Use a pistola de calor para aderir aos tubos de encolhimento térmico, tomando cuidado para não superaquecer e derreter a solda sob os tubos. Mova o tubo de encolhimento de calor de 10 milímetros para um milímetro da extremidade da tira do soquete de dois pinos para que ele esteja cobrindo a tira do soquete, os fios de pequeno diâmetro e parte da jaqueta de cabo, e use a pistola de calor para fixar este tubo de encolhimento de calor no lugar.

Para modificar a tira terminal de oito pinos, oriente a tira para que os pinos superiores estejam se curvando para longe da vista e usem cortes de arame para cortar o segundo, quarto e sétimo pinos da esquerda, logo abaixo da faixa de contato de plástico preto. Meça cinco milímetros abaixo da tira de contato de plástico preto e marque a terceira, quinta e sexta pontas da esquerda a cinco milímetros, em seguida, corte essas pontas nas marcas de cinco milímetros. Para o conjunto da cabeça do sensor, corte dois pedaços de um centímetro de aproximadamente 13 milímetros de diâmetro de encolhimento de calor e deslize um sobre cada um dos cabos de umidade do solo e um centímetro.

Mova a extremidade soldada ARC dos fios termopares sobre a parte superior do terceiro pino cortado para que a ponta do termopar seja orientada com a extremidade da extremidade do pino cortado, e dobre os fios para que sigam a curva superior do pino. Deslize o tubo de encolhimento de calor de 3,3 milímetros sobre a parte curva do pino e os fios termopar e verifique se o tubo de encolhimento de calor também está cobrindo parte da jaqueta de cabo termopar. Use uma pistola de calor para aderir ao tubo de encolhimento térmico no lugar e use os dedos para espremer a parte do tubo de encolhimento de calor que está sobre o pino curvo.

Insira as extremidades curvas superiores das pontas cinco e seis na tira do soquete de dois pinos e mova o tubo de encolhimento de calor de 13 milímetros de diâmetro superior em direção à cabeça do sensor até que ele seja posicionado a aproximadamente um centímetro da cabeça. Use uma pistola de calor para fixar o tubo no lugar, tomando o cuidado de manter a tira do soquete firmemente conectada aos pinos cinco e seis, e ao fio termopar na ponta três, e afixar a outra peça de calor de 13 milímetros de diâmetro encolhendo alguns centímetros atrás da peça anterior de encolhimento de calor. Ao fixar o tubo de encolhimento de calor no lugar, uma boa conexão entre a tira do soquete de dois pinos e os pinos cinco e seis da cabeça do sensor modificado é fundamental.

Em seguida, aplique fita elétrica líquida em todos os lados do fio termopar e pino três, e em todos os lados da conexão de tira do soquete, garantindo que todo o metal exposto esteja coberto. No entanto, não cubra os pinos cortados de 5 milímetros associados à conexão. Aqui, dados de calibração seco para duas amostras de cada um dos três substratos do solo, cada um com sua própria sonda, são mostrados.

As regressões para as amostras de solo de lombo de lodo foram distintas dos outros dois substratos do solo, portanto, aplicar a equação de regressão do solo loam de lombo de lombo de lombo para biocrust de musgo ou vice-versa levaria a valores dramaticamente diferentes. Por outro lado, a relação entre a água gravimétrica e as resistências da sonda para o solo de areia fina e a biocrust de musgo foram semelhantes. Como pode haver variação dentro dos substratos, é importante obter um tamanho amostral grande o suficiente para produzir uma curva de calibração precisa e criar curvas de calibração individuais para todos os locais.

Nestes gráficos, pode-se observar a temperatura média e o teor de água gravimétrica de parcelas aquecidas e controladas para dois eventos de chuva separados ocorridos no início de maio de 2018. As temperaturas médias nas parcelas aquecidas foram consistentemente mais altas do que as temperaturas médias das parcelas controladas. Ao longo desses dois eventos de chuva, os sensores de resistividade nas parcelas aquecidas registraram menos umidade do solo do que os controles e as parcelas aquecidas secaram mais rapidamente.

É importante garantir que uma boa conexão tenha sido feita ao soldar os fios termopares e ao conectar a segunda tira à cabeça do sensor. Instalamos esses sensores para seu uso em múltiplos experimentos de aquecimento, pois entender como os tratamentos de temperatura afetam as leituras de umidade do solo é fundamental para interpretar dados microclimas da superfície do solo. Em conjunto com outros instrumentos, esses sensores permitiram a investigação de como a temperatura e a umidade na superfície do solo afetam processos fundamentais do solo, como efflux de dióxido de carbono para a atmosfera.

Esta nova ligação entre o microclima do solo e o efflux do solo tem sido fundamental para nossa compreensão de como solos secos podem criar feedbacks para a mudança global.