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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) 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。 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 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) 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 30 ㎝ 40 ㎝ 30 ㎝ 40 ㎝ Sand：沙 Loam soil：壤土 Gypsum-silt loam soil：石膏泥壤土 Silty clay loam soil：粉質黏壤土 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 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σa4dsm-1 虛線：uncoat 實線：coat 結果 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 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。