The Development of a soil moisture measurement by using the high-frequency application

CALIBRATION AND ACCURACY OF TWO ELECTROMAGNETIC METHODS OF SOIL MOISTURE MEASUREMENT IN OXISOL ANDRÉ LUIZ BARROS DE OLIVEIRA SILVA1; REGINA CÉLIA DE MATOS PIRES2; AUGUSTO YUKITAKA PESSINATTI OHASHI3; GLAUCIA CRISTINA PAVÃO4 E GABRIEL CONSTANTINO BLAIN5 1PhD student, Postgraduate in Tropical and Subtropical Agriculture, Agronomic Insitute, 1481 Barao de Itapura Ave, Campinas, P.O. Box: 28, Sao Paulo, Brazil. [email protected]. 2 Scientific researcher, Agronomic Insitute, 1481 Barao de Itapura Ave, Campinas, P.O. Box: 28, Sao Paulo, Brazil. [email protected]. 3PhD student, Postgraduate in Tropical and Subtropical Agriculture, Agronomic Insitute, 1481 Barao de Itapura Ave, Campinas, P.O. Box: 28, Sao Paulo, Brazil. [email protected]. 4PhD student, Postgraduate in Tropical and Subtropical Agriculture, Agronomic Insitute, 1481 Barao de Itapura Ave, Campinas, P.O. Box: 28, Sao Paulo, Brazil. [email protected]. 5Scientific researcher, Agronomic Insitute, 1481 Barao de Itapura Ave, Campinas, P.O. Box: 28, Sao Paulo, Brazil. [email protected]. 1 ABSTRACT Accurately measuring soil moisture is an important technological challenge. Sensors development and validation for agricultural applications is a relevant research theme. Electromagnetic techniques have been shown to be useful for soil moisture measurement. However, these techniques typically benefit from calibration. In this context, the aim of this study was to calibrate and evaluate the accuracy and precision of the soil moisture measured by two devices with different electromagnetic principles: Frequency Domain Reflectometry (FDR) e High Frequency Soil Impedance (HFSI) in the laboratory with in oxisol. The probes used were Diviner 2000 and Hidrofarm HFM 1010. Soil moisture was measured using both FDR and HFSI probes. A large variation in soil moisture values occurred during the experiment, as it varied from 0.489 m3 m-3 to 0.077 m3 m-3. Both electromagnetic methods showed good correlation compared to the standard method (gravimetric). HFSI probe overestimated the soil moisture values when compared to the gravimetric method, while FDR underestimated the values. Keywords: capacitance probes, HFSI sensor, FDR sensor, high frequency soil impedance. SILVA, A. L. B. O.; PIRES, R. C. M.; OHASHI, A. Y. P.; PAVÃO, G. C.; BLAIN, G. C. CALIBRAÇÃO E PRECISÃO DE DOIS MÉTODOS ELETROMAGNÉTICOS DE MEDIÇÃO DE UMIDADE DO SOLO EM OXISOL 2 RESUMO Medir a umidade do solo com precisão é um importante desafio. O desenvolvimento e validação de sensores para aplicações agrícolas é um tema de pesquisa relevante. As técnicas eletromagnéticas demonstraram ser úteis para a medição da umidade do solo. No entanto, essas técnicas geralmente se beneficiam da calibração. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi calibrar e avaliar a exatidão e precisão da umidade do solo, medida por dois dispositivos com diferentes princípios eletromagnéticos: Reflectometria no Domínio da Frequência (FDR) e Impedância do Solo de Alta Frequência (HFSI) em laboratório em latossolo. As sondas utilizadas foram Diviner 2000 e Hydrofarm HFM 1010. A umidade do solo foi medida usando as sondas FDR e HFSI. Houve uma grande variação nos valores de umidade do solo durante o experimento, de 0,489 m3 m-3 a 0,077 m3 m-3. Ambos os métodos eletromagnéticos mostraram boa correlação em comparação com o método padrão (gravimétrico). A sonda HFSI superestimou os valores de umidade do solo quando comparada ao método gravimétrico, enquanto a FDR subestimou os valores. Palavras-chave: sondas de capacitância, sensor HFSI, sensor FDR, impedância do solo em alta frequência.