專討報告

1. 專討報告 Soil Bulk Electrical Conductivity Measurement using High-Dielectric Coated Time Domain Reflectometry Probes 利用高介電常數及時域反射計推求土壤電導度 姓名：林明毅 學號：79842009

2. Time Domain Reflectometry (TDR) 時間區域反射法(TDR)進行量測，其基本原理和雷達相同。 利用傳輸通數上之阻抗不連續所造成之反射脈衝電壓改變， 來量測傳輸通路上介質之電學性質。 如： 介電常數(εa) 體積含水量(θ) 電導率(σa)

3. 但是在測量體積含水量θ時，TDR只能在低電導率σa但是在測量體積含水量θ時，TDR只能在低電導率σa 下才能進行，且高導電物會讓反射的訊號變衰弱使介 電常數難以測量，故發展出包覆絕緣物在 TDR上的測 量方法。 此研究目的在實驗包覆 TDR的測量方式對不同電導度 土壤的準確度，以找出適用此方法的電導度範圍。

4. 上圖為TDR紀錄飽和壤土在電導率為 0.46和4.72 dSm-1時的波形 其中tL為 脈衝傳播一次的時間

5. 實驗設計 探測器用0.2㎜厚，具高相對電介常數εr的環氧樹脂包覆起來， 再利用Topp、Dalton法分別求出兩個不同濃度NaCl水溶液在UP 、CP狀態下的電導度值(σa_T、 σa_D_UP、 σa_D_CP) 再和細胞電導度法求出的σ值比較。 (UP為uncoating TDR probe) (CP為coating TDR probe)

6. 30 ㎝ 30 ㎝ 40 ㎝ 40 ㎝ 第二個實驗是在一個直徑30公分，高 度40公分的圓柱體裝入深度15公分的 風乾沙，放入UP和CP之後，從頂端開 始滴灌浸溼土壤，並且重複做四個不 同體積水分含量的土壤和五種不同濃 度的NaCl水溶液。 下頁為此次實驗土壤的性質

7. Sand：沙 Loam soil：壤土 Gypsum-silt loam soil：石膏泥壤土 Silty clay loam soil：粉質黏壤土

8. 最後一個實驗為運用下列六種不導電均勻流體來計算最後一個實驗為運用下列六種不導電均勻流體來計算 推估TDR探測器和覆蓋探測器絕緣體的數值準確度。 εs：sample的介電常數 γc：覆蓋的半徑 γi：導體的半徑

9. 結果 右圖顯示CP和UP在 濃度5、7.5dsm-1 電導度4.32、4.72、4.74的波形 圖中可看到電導度σ大約4dsm-1時 ，UP無法測量tL只能測量εa。 εa 在NaCl水溶液中可達10dsm-1 且電導度σa>4dsm-1 虛線：uncoat 實線：coat

10. 左圖為CP長時間浸在不同濃度NaCl水溶液中的波形左圖為CP長時間浸在不同濃度NaCl水溶液中的波形 (電導率在0～15dsm-1間) 其中，Air和σ=0時的差異很小，代表在低頻率傳導 過程中的損失(DC losses)，對於高εr就沒有什麼影響 證明CP無法用Topp法測定電導度

11. 此實驗說明電導率不同的土壤，可以利用Dolton法得到近似的結果。此實驗說明電導率不同的土壤，可以利用Dolton法得到近似的結果。 而在低鹽度條件下，Topp法搭配uncoating TDR 探測器可以推估出介電 常數和正確的電導度值。 而之後應再研究不同類型和厚度覆蓋對反射脈衝衰減的影響 及找出影響電纜損失和多方干擾電導度的測定。