Messung der Bodenfeuchte mit einem neuartigen Bodenfeuchtemessgerät

Studienarbeit von Kai Germer Juni 2003

Leitung: W. Durner, T. Eckelt

Abteilung Bodenkunde und Bodenphysik

Institut für Geoökologie

Technische Universität Braunschweig

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Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung ............................................................................................................................ 1

2 Material und Methoden ....................................................................................................... 1

2.1 Grundlagen zur Funktionsweise................................................................................. 2 2.2 Wie misst die ECH2O Sonde in Raumluft? ............................................................... 2

2.2.1 Raumluft Tests ....................................................................................................... 2

2.2.2 „Messweiten –Test“ ............................................................................................... 2

2.3 Wassergehaltsmessungen in Wasser unter Laborbedingungen.................................. 3 2.3.1 Messungen bei verschiedenen Eintauchtiefen........................................................ 3

2.3.2 Messungen bei verschiedenen Wassertemperaturen .............................................. 3

2.3.3 Messungen bei verschiedenen Leitfähigkeiten ...................................................... 3

2.4 Wassergehaltsmessungen in Bodenmaterial unter Laborbedingungen...................... 4 2.4.1 Kalibrierungen........................................................................................................ 4

2.4.2 ECH2O Sonde in Feinsand bei langzeitlicher Verdunstung .................................. 6

2.4.3 Messungen bei verschiedenen Lagerungen............................................................ 6

2.4.4 Messungen bei unterschiedlicher Bodentemperatur .............................................. 6

3 Ergebnisse und Diskussion.................................................................................................. 6

3.1 Raumluft..................................................................................................................... 6 3.1.1 Messweise in Luft .................................................................................................. 6

3.1.2 „Messweite“ ........................................................................................................... 7

3.2 Wasser ........................................................................................................................ 7 3.2.1 Eintauchtiefen......................................................................................................... 7

3.2.2 Wassertemperatur................................................................................................. 10

3.2.3 Elektrische Leitfähigkeit ...................................................................................... 14

3.3 Boden ....................................................................................................................... 15 3.3.1 Kalibrierungen...................................................................................................... 15

3.3.2 Langzeitversuche.................................................................................................. 18

3.3.3 Lagerungen und der Zusammenhang zum volumetrischen Wassergehalt ........... 20

3.3.4 Bodentemperatur .................................................................................................. 22

4 Literatur ............................................................................................................................. 23

Anhang ..................................................................................................................................... 24

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Abbildungsverzeichnis

Abb. 2.1 : Schemaabbildung des ECH2O Sensor (aus ECH2O User´s Manual). .........................................................................................1

Abb. 2.2 : Specifications (nach ECH2O User´s Manual). ..............................................................................................................................2

Abb. 2.3 : Versuchsaufbau zu „Wassergehaltsmessungen in Wasser unter Laborbedingungen“ (Kapitel 2.3). ......................................3

Abb. 3.1. : Über 250 Stunden zehnminütig Messungen mit der ECH2O Sonde in Raumluft, Versuchsbeginn am 7.11.2002 um 15:40 Uhr. (Daten erstellt in Zusammenarbeit mit Torsten Eckelt!). ...........................................................................................................6

Abb. 3.2.1: Zusammenhang zwischen Eintauchtiefe der Prüfspitze (ECH2O Sonde) und ECH2O Output-Spannumg (Ausgangsspannung) in Leitungswasser. ..............................................................................................................................................8

Abb. 3.2.2 : Messungen der Ausgangsspannung (mV) der ECH2O Sonde, in Leitungswasser, zehnminütige Messabstände, Beginn der Messungen am 27.11.02 um 10:20 Uhr. ..........................................................................................................................................9

Abb. 3.2.3 : Darstellung der Zusammenhänge zwischen Wassertemperatur (°C) und ECH2O-Output (mV) in Hahnwasser, Durchführung über 70 Stunden, Beginn des Versuchs am 10.01.03 um 10:50 Uhr.........................................................................10

Abb. 3.2.4 : Darstellung der Zusammenhänge zwischen Wassertemperatur (°C) und ECH2O Output (mV) in destilliertem Wasser, Darstellung über 25 Stunden; Beginn des Versuchs um 17:50 Uhr. .................................................................................................11

Abb. 3.2.5 : Wassertemperatur (°C) im Zusammenhang mit der ECH2O Ausgangsspannung (mV), entsprechend des in Abb. 3.2.4 verwendeten Datenmaterials................................................................................................................................................................11

Abb. 3.2.6 : Darstellung der Zusammenhänge zwischen Wassertemperatur (°C) und ECH2O Output (mV) in Leitungswasser, Darstellung über 25 Stunden, Beginn des Versuchs am 10.01.03 um 10:50. Uhr.............................................................................12

Abb. 3.2.7 : Wassertemperatur (°C) im Zusammenhang mit der ECH2O Ausgangsspannung (mV), entsprechend des in Abb. 3.2.6 verwendeten Datenmaterials („Erwärmung“)....................................................................................................................................12

Abb. 3.2.8 : Wassertemperatur (°C) im Zusammenhang mit der ECH2O Ausgangsspannung (mV), Zusammenschau der Abb. 3.2.5 und 3.2.7. Wobei zusätzlich die „Störsignale“ (nach oben abweichende Einzelwerte) rausgenommen sind.................................13

Abb. 3.2.9 : Unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit (mS/cm) von Wasser und deren Auswirkungen auf die Messungen der ECH2O Ausgangsspannungen (mV)....................................................................................................................................................14

Abb. 3.2.10 : Wie Abb. 3.2.9 bloß mit Darstellung von 0 bis 3000µS/cm. ..................................................................................................15

Abb. 3.3.1 : „ECH2O Kalibrierung in Schluff“; Der Zusammenhang von volumetrischen Wassergehalt (m³/m³) und ECH2O Ausgangsspannung (mV) mit einer hinzugefügten linearen Trendlinie, mitdargestellt die jeweiligen Lagerungen (Bodendichten) in g/cm³........................................................................................................................................................................16

Abb. 3.3.2 : „ECH2O Kalibrierung in Feinsand“; Der Zusammenhang von volumetrischen Wassergehalt (m³/m³) und ECH2O Ausgangsspannung (mV) mit einer hinzugefügten linearen Trendlinie, mitdargestellt die jeweiligen Lagerungen (Bodendichten) in g/cm³........................................................................................................................................................................16

Abb. 3.3.3 : Messungen in Schluff ; Beginnend um 16:00 Uhr am 8.1.03, mit Dummy (Temp.Signal) und bei einem volumetrischen Wassergehalt von 0,44 m³/m³ und einer Lagerungsdichte von 1,46 g/cm. ........................................................................................18

Abb. 3.3.4 : Gewollte Verdunstung über mehr als 20 Tage aus dem Versuchsaufbau heraus, bei gleichzeitiger Messung von Ausgangsspannung der Messsonde (mV) und Temperatur (°C) in zehnminütigen Abständen; Beginn am 28.01.2003 um 18:00 Uhr bei vollständiger Sättigung des Bodens. ......................................................................................................................................19

Abb. 3.3.5 ECH2O Ausgangsspannung (mV) in Zusammenhang mit volumetrischen Wassergehalten (m³/m³) auf Grundlage der Daten des „Verdunstungslangzeitversuch“ (Abb. 3.3.4), bei einer Bodendichte von 1,61 g/cm³.....................................................19

Abb. 3.3.6 : Beziehung zwischen Dielektrizitätszahl und Ausgangsspannung, und Zusammenhang von Lagerung und Ausgangsspannung. ..............................................................................................................................................................................20

Abb. 3.3.7 : Lagerungen und der Zusammenhang zum volumetrischen Wassergehalt. ..........................................................................21

Abb. 3.3.8 : Erwärmender Boden und gleichzeitige Messung der Temperatur und Ausgangsspannung. ..............................................22

Abb. 3.3.9 : Zusammenhang von Temperatur und Ausgangsspannung in Feinsand. ..............................................................................22

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Zusammenfassung In der Bodenphysik sind Wassergehaltsmessungen ein Bestandteil der Gelände- und Laborar-beiten und spielen insbesondere im Gebiet der ungesättigten Bodenzone eine wichtige Rolle. In dieser Studienarbeit wurde ein neuartiges Bodenfeuchtemessgerät mit dem Namen ECH2O (Fa. DECAGON Washington) untersucht. Diese Sonde nutzt die unterschiedlichen Di-elektrizitätseigenschaften von Wasser, Bodenmaterial und Luft aus, um über Kapazitäsmes-sungen einen volumetrischen Wassergehalt zu ermitteln. Die Sonde ist besonders preisgünstig und wird als unempfindlich gegenüber Temperatur- und Salzeinflüssen beschrieben. Ziel meiner Arbeit war es, die genannten Unempfindlichkeiten zu untersuchen und die Hand-habung und Messgenauigkeit der Sonde zu beurteilen. Die Sonde wurde unter Laborbedingungen in Luft, in Wasser und in erstellten Bodensäulen betrieben. Lufttests fanden an der Raumluft, Wassertests fanden in einem wassergefüllten Glaszylinder und Bodentests in einem Plexiglasrohr statt. In Wasser wurde die Funktionswei-se bei Temperaturen von 10 bis 40 °C untersucht. Auch in Wasser wurden Tests bei verschie-denen elektrischen Leitfähigkeiten durchgeführt. In einen Feinsand und einen Schluff wurde die Sonde eingesetzt und Kalibrierungen durchgeführt. Es zeigte sich, dass die Sonde unter stationären Bedingungen in der Lage ist um einen mittle-ren Wert bei geringen Abweichungen Messsignale zu erzeugen. Der räumliche Bereich um die Sonde herum, welcher „durchmessen wird“ ist maximal 2 cm tief. Temperatureinflüsse sind vorhanden, sowohl auf die Sonde selbst als auch durch Veränderung der Dielektrizitäts-zahl eines umgebenden Materials mit Temperaturänderungen, letzteres insbesondere bei Was-ser. Die Einflüsse durch verschiedene elektrische Leitfähigkeiten einer wässrigen Lösung sind vorhanden. Bei den Kalibrierungen stellte sich heraus, dass die beiden trockenen Bodenmate-rialen unterschiedlich als Dielektrikum wirken. Die Einflüsse durch Temperatur und elektrischen Leitfähigkeiten sind vorhanden, insbesonde-re mit höheren Wassergehalten. Die Kalibrierungen sind nur unter den Bedingungen genau, dass das entsprechende Bodenmaterial und dessen Lagerung mit den Bedingungen überein-stimmen, die bei der Kalibrierung herrschten. Aufgrund dessen, dass die räumliche „Messtie-fe“ gering ist, ist eine sorgfältige Einbringung der Sonde in den Boden notwendig. Wenn ein Messsystem bestehend aus Sonde, Logger und Computer erstellt ist, sind die anschließenden Messungen leicht durchgeführt und ein Dauereinsatz möglich. Bei dem geringen Preis der Sonde ist sie für Langzeitmessungen in größerer Stückzahl gut geeignet.

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1 Einleitung In der Bodenphysik sind Wassergehalts-messungen ein Bestandteil der Gelände- und Laborarbeiten und spielen insbesonde-re im Gebiet der ungesättigten Bodenzone eine wichtige Rolle. Zur Messung der Bo-denfeuchte sind verschiedene Verfahren bekannt. Die TDR- (Time domaine reflec-tometry) und FDR- (Frequency domaine reflectometry) Sonden und andere elek-tromagnetische Verfahren wie auch Geo-radar liefern schnell und meist praktisch Messergebnisse, sind aber häufig teure Geräte. Die Firma DECAGON aus Wa-shington hat einen Sensor namens ECH2O entwickelt, der auch wie die zuvor genann-ten über die Bestimmung der Dielektrizi-tätskonstanten eines Bodens den volu-metrischen Wassergehalt ermittelt, aber wesentlich preisgünstiger ist. Der Preis liegt bei 108,39 EUR (UMS Katalog, 2002). Laut Hersteller soll diese „low-cost“-Sonde besonders unempfindlich gegenüber Temperatur- und Salzeffekten sein (vgl. ECH2O Verkaufsbroschüre). Ziel meiner Arbeit war es, die genannten Unempfind-lichkeiten zu untersuchen und die Handha-bung und Messgenauigkeit des Sensors festzustellen. Aus den Ergebnissen ergibt sich eine Ein-satz- und Tauglichkeitsbewertung. Außer-dem sollten Tipps und Anhaltspunkte zur Messweise gewonnen werden, die bei künftigen Nutzungen des Gerätes helfen könnten.

2 Material und Methoden Alle in dieser Arbeit erstellten Ergebnisse entstanden durch Experimente und Versu-che unter Laborbedingungen. Als erstes musste die Betriebsfähigkeit der ECH2O Sonde hergestellt werden. Die vor-liegende Sonde ist das Modell ECH2O-EC1 (entspricht Modell EC20 in Specifica-

tions, Abb. 2.2.). Eine Schemaabbildung des ECH2O Sensors ist in Abb. 2.1 zu se-hen (weitere Bilder der Sonde sind im An-hang, Abb. 7 und 8 wiedergegeben). Sie wurde an einen Datenlogger (Eigenbau, Sonderforschungsbereich 179, Institut für Geographie) angeschlossen. Die Steuerung der Messungen fand mit den Programmen Ediakom und Komdat statt, ersteres diente der Einstellung/Konfiguration der Daten-aufnahme bzw. der Programmierung des Loggers und zweiteres diente der Kommu-nikation mit dem Logger für die Auslese von automatisch erzeugten Messdaten oder der manuellen Meßdatenanzeige. Abb 2.2 zeigt die Herstellerangaben (Specificati-ons) der ECH2O Sonde, auf welcher Grundlage die Einstellungen stattfanden.

Abb. 2.1 : Schemaabbildung des ECH2O Sensor (aus ECH2O User´s Manual).

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2.1 Grundlagen zur Funktionsweise Die Sonde funktioniert ähnlich einem Kondensator: es wird die Kapazität gemes-sen, während das die Sonde umgebende Medium als Dielektrikum wirkt und somit je nach Materialeigenschaft (Dielektrizität-seigenschaften) die Kapazität verändert. „Unter der Kapazität eines Körpers ver-steht man das Verhältnis der zugeführten Ladungsmenge zur entstandenen Span-nung“ (Kuchling, 1969, S. 262). Die Kapa-zität hängt davon ab, wie die Dielektrizi-tätszahlen der Materialien sind, in denen die ECH2O Sonde misst. Da die Dielektrizitätszahlen von Wässern sich stark von denen von Luft und Boden-materialen unterscheiden, verändert sich die Kapazität insbesondere mit Änderun-gen des Wassergehaltes. Die Dieletrizitäts-zahlen sind: von destilliertem Wasser bei 20°C εr = 80, von Bodenmaterial εr ca. 4 bis 5 und von Luft εr = 1,00059 (vgl. Kuchling, 1969, S. 378, Tab. 32).

Bei allen nachfolgenden Messungen wurde eine Versorgungsspannung von 2,5 V be-nutzt. Der Logger baut impulsartig die zu-vor genannte Erregungsspannung (ergibt die zugeführte Ladungsmenge) für wenige Millisekunden auf und registriert die Aus-gangsspannung in Millivolt. Anschließend kann einem Ausgangsspannungswert durch weitere Berechnung über spezifische Ka-librierformeln ein volumetrischer Wasser-gehalt zugeordnet werden. Im weiteren wurden verschiedene Experi-mentaufbauten erstellt, welche für definier-ten Bedingungen sorgten, in denen das Gerät in verschiednen Weisen eingesetzt wurde.

2.2 Wie misst die ECH2O Sonde in Raumluft?

2.2.1 Raumluft Tests Erste Messungen fanden in Raumluft statt. Hierzu wurde die Sonde mit einer Klemme an einem Stativ befestigt, so dass sie frei in den Raum hing. Über die Komdateingabe-befehle wurden manuell Einzelmessungen durchgeführt. Zweitens wurde in dieser Aufbauvariante eine Langzeitmessung durchgeführt. Hierbei nahm der Logger über mehrere Tage hinweg automatisch alle 10 Minuten einen Wert auf.

2.2.2 „Messweiten –Test“ Um den räumlichen Messbereich der Son-de grob abschätzen zu können, habe ich sie langsam an Materialien angenährt und ständig gemessen und darauf geachtet, wann das Material, in diesem Fall waren es eine Glaszylinderwand und eine Labor-tischoberfläche, einen Einfluss auf die Ausgangspannung hatte, die sich in der Raumluft ergab.

ECHO SpecificationsMeasurement Time: 10ms (milliseconds) Accuracy: • Typically ± .03 m/m (±3%) • With soil-specific calibration ±.01 m/m (±1%) Resolution: • 0.002m 3 /m 3 (0.1%) Power: • Requirements: 2.5VDC @ 2mA to 5VDC @ 7mA • Output: 10-40% of excitation voltage (250- 1000mV at 2500mV excitation) Operating Environment: 0 to 50°C Range of Measurement: 0 to saturated volumetric water content Probe dimensions: (model EC-20): 25.4cm x 3.17cm x .15cm (model EC-10): 14.5cm x 3.17cm x .15cm Cable length: 10ft standard, extension cable available Connector type: 3.5 mm plug Datalogger Compatibility (not exclu-sive):• Decagon Em5, Em5R • Campbell Scientific CR10, CR10X, 21X, 23X.

Abb. 2.2 : Specifications (nach ECH2O User´s Manual).

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2.3 Wassergehaltsmessungen in Was-ser unter Laborbedingungen

Weitere Messungen fanden zuerst in Was-ser, bei verschiedenen Temperatur- und Salinitätsbedingungen und bei verschiede-nen Eintauchtiefen der Sonde in das Was-ser statt.

2.3.1 Messungen bei verschiedenen Ein-tauchtiefen

Zum Beginn wurden mit der Sonde noch-mals in Raumluft und in Wasser Messun-gen durchgeführt, um die Messspanne der Ausgangsspannung von 0 – 100 % Was-sergehalt (unter Abwesenheit von Boden-material) überschauen zu können. Mit ei-ner am Stativ waagerecht befestigten Schraubklemme wurde die ECH2O Sonde an ihrem oberen Ende festgehalten und der Messflächenbereich senkrecht und zentral in einen mit Wasser (Leitungswasser) ge-füllten Glaszylinder (500 ml, 5 cm Durch-messer) schrittweise versenkt. Die befestigte Schraubklemme wurde ent-lang eines an der Stativstange aufgeklebten Maßbandes in 1 cm Schritten herabgelas-sen. Zu jeder Eintauchtiefe fand eine Ein-

zelmessung statt. Versuchsaufbau siehe Abb. 2.3 . Ein zusätzlich am Logger angeschlossene Temperaturfühler (pT100) nahm die Tem-peratur des Wassers auf.

2.3.2 Messungen bei verschiedenen Was-sertemperaturen

Der im Versuch zuvor benutze Aufbau (Abb. 2.3) wurde übernommen. Der Zylin-der zum einen mit warmen Leitungswasser und zum anderen mit kühlschrankgekühl-tem Wasser (destilliertem Wasser) befüllt und die Sonde jeweils soweit darin ver-senkt, dass die Messfläche vollständig un-ter Wasser war. Jeweils wurde über eine Messdauer von mindestens 24 Std. mit einem zehnminütigen Messintervall die ECH2O Ausgangsspannungs- und Tempe-raturwerte registriert.

2.3.3 Messungen bei verschiedenen Leit-fähigkeiten

Um verschiedene Ionenleitfähigkeiten ein-stellen zu können, wurden zum im Zylin-

Stativ

Klemme

Logger Computer

ECH O Sonde2

Glaszylinder

Abb. 2.3 : Versuchsaufbau zu „Wassergehaltsmessungen in Wasser unter Laborbedingungen“ (Kapitel 2.3).

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der befindlichen destilliertem Wasser por-tionsweise NaCl hinzugefügt; dadurch konnte die elektrische Leitfähigkeit schrittweise erhöht werden. Nach jedem Hinzufügen von NaCl wurde die Lösung gerührt und gemischt und deren elektrische Leitfähigkeit mit einem Messgerät (Fa. WTW, Modell: LF90/ELE 1) gemessen. Das Hinzufügen von NaCl fand in Hun-dertstelgramm, Zehntelgramm und Grammschritten statt.

2.4 Wassergehaltsmessungen in Bo-denmaterial unter Laborbedin-gungen

Für die Bodenfeuchtemessungen in Bo-denmaterial wurden zwei verschiedene Bodenarten ausgesucht: ein Feinsand und ein Schluff. Die Messungen wurden in einem Behältnis mit bekannten Volumen durchgeführt. Als Behältnis diente ein zusammengebautes Plexiglasrohr. Aus zwei 5 cm hohen Rohr-teilen und einem 20 cm hohen Rohrteile wurde ein 30 cm Rohr zusammengeklebt. Dessen Innendurchmesser 4,5 cm beträgt. Die untere Öffnung des Rohres wurde mit einem Deckel und Klebeband verschlos-sen. Zur Vorbereitung der Messungen wurde die Sonde zentral in das Rohr gehalten und das jeweilige Bodenmaterial drumherum eingeführt, verteilt und verfestigt, so dass eine 25 cm hohe Bodensäule mit der darin eingeschlossenen Sonde entstand. Hierbei wurde auf eine gleichmäßige Lagerung und auf guten Kontakt zwischen Sonde und Boden geachtet. In kleinen Schaufelportio-nen habe ich jeweils ca. 2 – 3 cm Boden-material in der Höhe eingegeben und mit einem runden Holzstab mit flacher Unter-seite mit einem Durchmesser von ca. 0,5 cm gleichmäßig eingestampft, so dass sich seitlich ein dichter Kontakt zur Sonden-oberfläche ergab. Gegebenenfalls habe ich das ganze Rohr zusätzlich samt Inhalt mit leichten Schlägen der Höhe nach auf den

Boden gestampft, so dass das Bodenmate-rial zusammensackte und sich verdichtete. Bei den Kalibrierungen habe ich versucht, eine Lagerungsdichte von 1,5 g/cm³ einzu-stellen. In einem Vorversuch wurde zwischen ei-nem horizontalen und senkrechten Ver-suchsaufbau gewechselt. In der senkrech-ten Anordnung der Sonde fanden dann mehrfach und bei verschiedenen Wasser-gehalten und Temperaturen Messungen statt. Die senkrechte Anordnung entspricht dem Aufbau in Abb. 2.3 mit dem Unter-schied, dass der Zylinder durch das Rohr ersetzt wurde (eine Darstellung des Ver-suchsaufbau findet sich im Anhang, Abb. 9, siehe auch Abb.1-6).

2.4.1 Kalibrierungen Im einzelnen wurden zuerst in Aluschalen (ca. 50*30*10 cm) getrocknetes Bodenma-terial mit verschiedenen Wassermengen versetzt und gründlich vermischt. Dieses Bodenmaterial dann wie oben angegeben in das Rohr eingebracht. Anschließend sofort mehrere Einzelmessungen (5 bis 10) innerhalb ca. 10 bis 20 Sekunden vollzo-gen und notiert und das Gesamtgewicht von Rohr, feuchtem Boden und der ECH2O Sonde ermittelt. Unmittelbar danach wurde die Sonde aus dem Boden gezogen und das Bodenmaterial vollständig aus dem Rohr gekippt, gegebenenfalls heraus geschlagen und davon zwei kleinere Mengen Boden-material aus dem oberen und unterem Be-reich entfernt und in Aludosen eingewo-gen, um deren gravimetrischen Wasserge-halt zu ermitteln. Die Ermittlung erfolgte nach mindestens 24 Std. langer Trocknung der Bodenproben, die in den Aludosen bei 105 °C in einem Trockenschrank abgestellt wurden. Die Wassergehaltsbestimmung ergibt sich nach folgender Formel (nach Barsch et al., 2000, S. 311):

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Die Umrechnung in einen volumetrischen Wassergehalt (θ) findet nach folgender Formel statt:

Wobei sich die Lagerungsdichte (ρb) über folgende Formel ergibt:

Bevor der Boden mit Wasser gemixt wurde bzw. vor dem Einfüllen von trockenem Boden, musste insbesondere der Schluff, welcher durch Trocknung teilweise verhär-tet vorlag, gebrochen und zerkleinert wer-den. Die Zugabe des Wassers (destilliertem Wasser) geschah in kleinen Mengen und bei ständiger Mischung mit einer kleinen Schaufel und einem Holzstab, so dass sich annähernd eine gleichmäßige Wasserge-

haltsverteilung ergab. Die Zugaben von Wasser für eine Kalibrierung wurde so gewählt, dass sich mindestens 3 Abstufun-gen zwischen trockenem und gesättigtem Boden ergaben. Für jede eingestellte Was-sergehaltsstufe wurde beim Feinsand min-destens zweimal eine Säule gepackt und bemessen, beim Schluff dreimal. Da das zu füllende Rohrvolumen bekannt ist, konnte die Menge an benötigtem trockenem Bo-denmaterial abgeschätzt werden, um eine Lagerung von etwa 1,5 g/cm³ einstellen zu können. Beispielhaft waren dies für die Kalibrierung in Feinsand eine Trocken-masse von 600 g, welche jeweils mit 0, 50, 100 und 125 g Wasser vermischt wurde. Diese Mischungen wurden dann anschlie-ßend in das Rohr mit einem Volumen von etwa 400 cm³ eingebracht, welches einer Höhe von 25 cm im Rohr entspricht. Diese Höhe konnte nicht immer exakt eingestellt werden, da Bodenmaterial in der Aluschale nicht bis auf das letzte Gramm ausgekratzt werden konnte und zum vollen Auffüllen fehlte, Bodenmaterial beim Einfüllen daneben fiel oder sich bei hohen Wasser-gehalten schon durch leichtes Rütteln an der Röhre zu stark verdichtete. Daher mussten jeweils, wie oben beschrieben, die tatsächlichen Lagerungsdichten ermittelt werden. Um die tatsächlichen Lagerungs-dichte bestimmen zu können, musste die Trockenmasse des Bodenmaterials errech-net werden, die sich auf das jeweilige Vo-lumen verteilte. Hierbei wurde zuerst, wie angegeben, der Teil des Versuchsaufbaus gewogen, der das Rohr, den darin befindli-chen feuchten Boden und die darin ste-ckende Sonde umfasste. Und in den Be-rechnungen dann das Gewicht von Rohr und Sonde abgezogen, so dass man die Gewichtsangabe für den feuchten Boden erhält, welche dann, um den gravimetrisch ermittelten Wassergehaltsmittelwert aus den beiden entnommenen Bodenproben vermindert, die reine Masse des trockenen Boden ergibt (Daten im Anhang Abb. 11).

WB BB D

W

B

BD

gf t

t

g

f

t

=−

−

=

=

==

Gravimetrischer Wassergehalt (g / g)

Masse Boden feucht und Dose (g)

Masse Boden trocken und Dose (g) Dosengewicht (g)

θρρ

θ

ρρ

=

==

==

W

W

gb

w

g

b

w

Volumetrischer Wassergehalt (m³ / m³)Gravimetrischer Wassergehalt (g / g)

Lagerungsdichte (g / cm³)Dichte von Wasser (= 1 g / cm³)

ρ

ρ

bb

b

b

mV

mV

=

===

Lagerungsdichte (g / cm³)Masse Bodenmaterial (g)

Volumen der Bodensäule (cm³)

6

2.4.2 ECH2O Sonde in Feinsand bei langzeitlicher Verdunstung

Hierbei wurde der Versuchsaufbau wie zuvor benutzt (Kapitel 2.4.1). Die Sonde befindet sich in einem gesättigtem Boden, wobei die Plexiglasröhre nach oben hin geöffnet ist und Verdunstung stattfinden kann. Über mehr als 20 Tage wurde alle 10 Minuten ein Messwert aufgenommen und gleichzeitig die Bodentemperatur ermittelt. Am Anfang und Ende und mehrmals wäh-rend des Versuchsablauf wurde das Ge-wicht der Bodensäule und nach Beendi-gung der Messungen der gravimetrische Wassergehalt des Bodens ermittelt.

2.4.3 Messungen bei verschiedenen La-gerungen

Bei verschiedenen Lagerungsdichten, aber bei einem gleichbleibenden gravimetri-schem Wassergehalt wurde die Sonde betrieben. Der Aufbau entspricht dem im Kapitel 2.4.1 .

2.4.4 Messungen bei unterschiedlicher Bodentemperatur

Ein über mehrere Tage im Kühlschrank gekühlter Säulenaufbau, bestehend aus Rohr, Boden und Sonde, wurde im Labor am Stativ befestigt, mit einem Thermome-ter ergänzt und an das Meßsystem, beste-hend aus Logger und Computer, ange-schlossen. Während der Erwärmung bis auf die Temperatur der Raumluft, wurde alle 10 Minuten ein Temperatur- und Aus-gangsspannungs-Messwerte aufgenom-men.

3 Ergebnisse und Diskussion

3.1 Raumluft

3.1.1 Messweise in Luft Die ersten Versuchsergebnisse sind in Abb. 3.1 dargestellt. Zu beachten ist hier-bei, dass die angezeigten Temperaturen keine wirklichen Temperaturen sind, son-

Langzeituntersuchung Ech2o-Sonde(in Raumluft)

260

265

270

275

280

285

290

295

300

0 50 100 150 200 250 300

Zeit (Std.)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

29,5

29,6

29,7

29,8

29,9

30,0

T em

pera

tur L

ogge

r

Ech2o Output (mV)

Temp. Signal

Abb. 3.1. : Über 250 Stunden zehnminütig Messungen mit der ECH2O Sonde in Raumluft, Versuchs-beginn am 7.11.2002 um 15:40 Uhr. (Daten erstellt in Zusammenarbeit mit Torsten Eckelt!).

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dern Signale, die aus der Belegung eines Loggerkanals mit einem Messwiderstand (Dummy) entstehen, der für die Tempera-turmessungen vorgesehen ist. Als erstes ist festzustellen, dass die Aus-gangsspannungswerte an Raumluft bei tatsächlichen ca. 20 °C im Bereich von 265 mV liegen. Das lässt die Annahme zu, dass dieser Messwerte-Bereich einem Wasser-gehalt von 0% entsprechen könnte. Auffäl-lig jedoch ist, dass viele Messungen von diesem mittlerem Bereich (265 mV ± 1 mV) abweichen. Dieses aber auch nur nach oben bis zu 10 mV und vereinzelt höher. Solche Werte können als Störsignale inter-pretiert werden und stehen evtl. in Zusam-menhang mit der Messweise des zusam-mengestellten Messsystems aus Sonde und Logger. Weitere Tests in Raumluft zeigen eine Temperaturempfindlichkeit der Sonde auf; bei einem Langzeitversuch ergaben sich in Abhängigkeit zu Temperaturschwankungen in Tagesverläufen Schwankungen in den Ausgangsspannungen. Die Beziehung ist dabei positiv. Bei einer Temperaturerniedrigung um ein Grad verringerte sich die Ausgangspannung um 0,15 mV. Da die Veränderung der Dielektrizitätskonstante von Luft bei diesen Temperaturschwankungen so gering ist, dass sie zu vernachlässigen ist, sind die Schwankungen durch die Temperatur als direkter Einfluss auf die elektronischen Schaltkreise der Sonde zu bewerten. Eine Darstellung zu diesem Versuch ist im Anhang zu finden (Seite 29, Abb. 10). Die Ergebnisse decken sich mit Ergebnissen von Campbell (DECAGON, Application Note1), hier werden die Einflüsse jedoch als sehr gering beurteilt. Ich würde die Empfindlichkeit gegenüber den Temperaturschwankungen auch als klein einstufen, aber nicht als vernachlässigbar gering.

3.1.2 „Messweite“ Die angesprochenen kurzen Tests bezüg-lich der Messweite, durch langsames An-

nähern an Festmaterial, zeigten, dass sich bei einem Abstand von ca. 2 cm nichts veränderte und bei ca. 1 cm die gemesse-nen Ausgangsspannungen leicht veränder-ten gegenüber den Werten in der Raumluft und sich bis auf über 300 mV erhöhten, wenn z.B. die Sonde auf dem steinernen Labortisch lag. Direkt an die Wandung des benutzten Glaszylinders gehalten, erhöhte sich die Ausgangsspannung von 267 mV in Raumluft auf 277 mV. Aber im Zentrum des Zylinders und des Rohres war es so, dass die Messwerte sich nicht veränderten gegenüber den Werten in der Raumluft. Dieses Ergebnis war Vorraussetzung dafür, dass die gewählten Versuchsaufbauten mit Sonde in Glaszylinder oder Plexiglasrohr auch benutzbar sind und bei konstanter Anordnung unbeeinflusste von diesen Ma-terialien Messungen ermöglichen. Dieser Versuch zeigt, dass die Messweite mit ca. 1 bis 2 cm sehr gering ist.

3.2 Wasser

3.2.1 Eintauchtiefen Bei dieser Versuchsdurchführung wurde in Luft ein Wert von 266 mV gemessen. Das gleicht dem Ergebnis aus 3.1. Es ist festzu-stellen, dass der Outputwert bei voller Ver-senktheit bei ca. 19 °C Wassertemperatur im Bereich um 958 mV liegt. Das lässt die Annahme zu, dass dieser Messwerte-Bereich einem Wassergehalt von 100% entsprechen könnte. Bei verschiedenen Eintauchtiefen, die schrittweise über die 21 cm Länge der Messsondenflächen eingestellt wurden, ergibt sich ein Zusammenhang von mit 0% wasserumgebenden zu mit 100% wasser-umgebenden Flächenanteilen der Messflä-chen der Sonde. Aus der Abb. 3.2.1 ist ersichtlich, dass am Anfang sich mit einem Eintauchschritt die Ausgangsspannung wesentlich stärker er-

8

höht als am Ende. Der Zusammenhang ist nicht linear. Der Einfluss von Luft bedeutet, dass, wenn die Sonde irgendwo in einem Boden ein-gebaut ist und Luftkontakt hat oder be-kommt, der Einfluss durch ein solches Luftvolumen vorhanden ist, da es eine an-dere Dielektrizitätszahl als Bodenmaterial oder Wasser hat; zusätzlich aber könnte es sein, dass ein Luftvolumen gleicher Geo-metrie an verschiedenen Stellen der Sonde auch verschiedene Änderungen des Mess-signals bewirken kann. Außerdem kann es sein, dass unterschiedlich große Luftvolu-men, welche in Kontakt zur Sonde stehen,

auch unterschiedliche Messsignale bewir-ken. Dieses aber vermutlich in der Weise, dass ein z. B. fünfmal größerer Luftkontakt nicht dazuführt, dass das Messsignal sich um das Fünffache des Einflusses des einfa-chen Luftvolumens verändert, sondern eher ein größerer Einfluss vorhanden sein wird. Im größten Fall hatte eine Schrittweite eine Veränderung von 77 mV bewirkt, im kleinsten Fall eine Änderung von 12 mV. Dies zeigt, dass der Einfluss als groß be-wertet werden kann, da durch Lagerung und Inhomogenität eines natürlichen Bo-denaufbaus Luftkontakt zur Sonde gut möglich sein kann; aber auch durch die Art und Weise der Einbringung der Sonde in

Eintauchtiefen-Ech2o Output

711

958

266

740

0100200300400500600700800900

1000

0 5 10 15 20 25

Eintauchtiefe (cm)

EC

H2O

Out

put (

mV

)

Abb. 3.2.1: Zusammenhang zwischen Eintauchtiefe der Prüfspitze (ECH2O Sonde) und ECH2O Out-put-Spannumg (Ausgangsspannung) in Leitungswasser.

Tab. 3.1 : Daten zum in Abb. 3.2.1 gezeigtem Diagramm Eintauchtiefen.

ECH2O Output- Spannung Eintauchtiefe

Schrittdifferenz pro 1cm

ECH2O Output-Spannung Eintauchtiefe

Schrittdifferenz pro 1cm

(mV) (cm) (mV) (mV) (cm) (mV) 266 0 765 11,7 25 284 0,7 793 12,7 28 361 1,7 77 815 13,7 22 414 2,7 53 837 14,7 22 472 3,7 58 857 15,7 20 520 4,7 48 879 16,7 22 566 5,7 46 902 17,7 23 605 6,7 39 925 18,7 23 644 7,7 39 945 19,7 20 682 8,7 38 957 20,7 12 711 9,7 29 958 21 740 10,7 29

9

den Boden können Lufträume entstehen, welche schon bei geringer Größe größere Einflüsse mit sich bringen können, da der räumliche Messbereich, wie in Kapitel 3.1.2 festgestellt, sehr gering ist. Die Werte im einzelnen sind in Tabelle 3.2.1 dargestellt. Langzeitversuch ECH2O Sonde in Was-ser (Leitungswasser) Die Abb. 3.2.2 zeigt ein Ergebnis eines Nebenversuchs, der direkt im Anschluss an den vorherigen Eintauch-Versuch statt-fand. In den ersten 50 Stunden des Ver-suchsablauf lagen die meisten Messsignale im Bereich um 955 mV. Anschließend wurden niedrigere Ausgangsspannungen registriert. Eigentlich sollte hier dauerhaft ein Mittelwert für Messungen in Wasser entstehen. Aber über mehrere Tage hinweg veränderte sich die Ausgangsspannung. Das lag daran, dass das Wasser im Zylin-der nach und nach verdunstete und die Sonde Luftkontakt bekam und somit der vorherige Versuch ansatzweise rückwärts vollzogen wurde. Dieses war eine rein au-genscheinliche Beobachtung, wobei ich die Menge der Verdunstung nicht gemessen habe. Daher ist der Versuch nur qualitativ zu sehen. Aber dem vorangegangenem

Versuch mit den Eintauchtiefen zufolge, müsste eine Freilegung der Sonde bei einer Spannungsänderung von 955mV auf 943 mV bei ca. 1cm liegen. Die dauerhafte Messung von Werten im Bereich von 955 mV ist abweichend von den Messungen bei voller Umschlossenheit mit Wasser bei dem vorrangegangenem Versuch mit den Eintauchtiefen, wo am Anfang und am Ende 958 mV gemessen wurden, also 3 mV höhere Ausgangsspan-nungswerte. Dieses könnte mit der elektri-schen Leitfähigkeit des Leitungswassers zusammenhängen (siehe Kapitel 3.2.3). Auch sehr wahrscheinlich temperaturer-zeugte Spannungsschwankungen sind zwi-schen 90 und 115 Stunden zu erkennen, was zeitlich einem Tagesverlauf entspricht. Auch in diesem Versuch sind viele Ein-zelmessungen, die nach oben hin von der Vielzahl der Messungen abweichen, vor-handen. Dieses ist vermutlich messgeräte-technisch zu begründen. Und könnte spe-ziell mit dem hier benutzten Logger und dessen Funktionsweise, aber auch mit der eigentlichen Sonde zusammenhängen. Un-termauern kann ich diese Messweise aus den Erfahrungen bei den manuell erzeug-ten Einzelmessungen, die ich über die Komdatbenutzeroberfläche erzeugt habe.

Langzeitversuch Ech2o Sonde in Wasser

940

945

950

955

960

965

970

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Zeit (Std.)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

29,0

29,5

30,0

Tem

pera

turs

igna

l

Ech2o Output (mV) Temp. Signal

Abb. 3.2.2 : Messungen der Ausgangsspannung (mV) der ECH2O Sonde, in Leitungswasser, zehnmi-nütige Messabstände, Beginn der Messungen am 27.11.02 um 10:20 Uhr.

10

Hierbei erzeugt man per Tastendruck einen Messwert für den angegebenen Kanal. Oft habe ich einfach 10 bis 20 mal gedrückt, so dass innerhalb einer Minute in ca. 2 Se-kunden Abständen eine Messreihe erzeugt wurde. Obwohl sich währenddessen rein gar nichts am Versuchsaufbau geändert hat oder irgendwelche Einflüsse erkennbar gewesen wären, gab es Unterschiede in den Werten auf Zehntelstelle fast immer und ab und zu Abweichungen von bis zu mehreren Millivolt, die den oben genannten Störsig-nalen gleichzusetzen sind.

3.2.2 Wassertemperatur Wie schon im vorherigen Versuch ange-merkt, sind Spannungsschwankungen in Tagesabläufen feststellbar. Auch die Abb. 3.2.3 zeigt diese Schwankungen zwischen der 25 und der 50 Stunde, real zwischen ca. 12 Uhr Mittag des einen Tages bis zum Mittag des darauffolgenden Tages. Bei-spielhaft sind einzelne repräsentative Da-tenpunkte an den Wendestellen mit ihrem Wert angezeigt. Bei einem Temperaturab-fall von 18,15 °C am Mittag nach 17,70 °C

zur Nacht steigt die Spannung von 960,64 mV nach 960,90 mV, also um 0,26 mV bei einer Veränderung um 0,45 °C, das ent-spricht – 0,58 mV / + 1°C. In diesem Fall zeigt sich ein Zusammenhang in der Wei-se, dass mit steigender Temperatur die Ausgangsspannung sinkt. Der Temperatur-einfluss ist also entgegengesetzt und größer als der in Luft, so dass zusätzlich zu den Schaltkreisbeeinflussungen durch Tempe-ratur eine Veränderung der Dielektrizi-tätskonstanten vermutet werden kann. Im Bereich von stark bestrahlten Oberböden, wo im Temperaturtagesverlauf Unterschie-de von bis zu 5°C entstehen, sollte dieser Zusammenhang beachtet werden. Ergeb-nisse von Campbell (DECAGON, Applica-tion Note1) zeigen im Gegensatz zu mei-nen Ergebnissen einen positiven Zusam-menhang. Das eigentliche Augenmerk dieses Versu-ches liegt aber in den Ergebnissen der ers-ten Stunden des Ablaufes, im welchem eine Abkühlung bzw. eine Abgabe von Wärme bis zur Anpassung an die Raum-temperatur stattfand. Dort sind auch deut-lich Temperaturbeeinflussungen zu er-

Temperatur-Ech2o Output-Verlauf (in Leitungswasser)

960,90960,64

17,7018,15

959

959,5

960

960,5

961

961,5

962

0 10 20 30 40 50 60 70

Zeit (Std.)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

15

20

25

30

35

40

45

Tem

pera

tur (

°C)

Ech2o Temperatur (°C)

Abb. 3.2.3 : Darstellung der Zusammenhänge zwischen Wassertemperatur (°C) und ECH2O-Output (mV) in Hahnwasser, Durchführung über 70 Stunden, Beginn des Versuchs am 10.01.03 um 10:50 Uhr.

11

erkennen. Zur genauren Betrachtung dieser Stunden dient die Abb. 3.2.4. Innerhalb der ca. ersten 10 Std. fällt die Temperatur von 40°C auf Raumtemperatur von ca. 18°C. Gleichzeitig fällt die Spannung innerhalb von 2 Std. von 966 mV auf 959 mV ab, wobei die Temperatur ca. 25 °C beträgt und dann in den nächsten 8 Std. erhöht sich die Spannung wieder bis auf 960 mV. Der direkte Zusammenhang von Temperatur

und Ausgangsspannung in diesem Ver-suchsablauf ist in Abb. 3.2.5 zu sehen. Warum bei der Beeinflussung einerseits eine positive und andererseits eine negative Beziehung besteht, liegt wahrscheinlich an der Funktionsweise der Sonde, welche laut Benutzeranleitung eine Elektronik zur Temperaturkompensation besitzt (vgl. ECH2O User´s Manual). Es wird dort aber nirgends erwähnt, wie diese Elektronik

Temperatur-Ech2o Output-Verlauf (in Leitungswasser)

960,5

965,86

959,29959

960

961

962

963

964

965

966

0 5 10 15 20 25

Zeit (Std.)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

15

20

25

30

35

40

45

Tem

pera

tur (

°C)

Ech2o

Temperatur (°C)

Abb. 3.2.4 : Darstellung der Zusammenhänge zwischen Wassertemperatur (°C) und ECH2O Output (mV) in Leitungswasser, Darstellung über 25 Stunden, Beginn des Versuchs am 10.01.03 um 10:50. Uhr.

Abb. 3.2.5 : Wassertemperatur (°C) im Zusammenhang mit der ECH2O Ausgangsspannung (mV), entsprechend des in Abb. 3.2.4 verwendeten Datenmaterials.

Ech2o - Wassertemperatur (Leitungswasser)

958

960

962

964

966

968

15 20 25 30 35 40 45Temperatur (°C)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

12

funktioniert oder bei konkreten Messungen wirkt. Im weiteren sind in Abb. 3.2.6 die Ergeb-nisse eines Versuches mit Messungen in destilliertem Wasser bei Wassertemperatu-ren von ca. 10 °C bis 20 °C zu sehen. Ein

großer Unterschied zu den Messungen mit Leitungswasser liegt darin, dass die Aus-gangsspannungen insgesamt höher sind und sich im Bereich von 996 mV bei 18 °C befinden. Das sind rund 35 mV mehr als bei den Messungen mit Leitungswasser bei gleicher Wassertemperatur. Das kann

Temperatur-Ech2o Output-Zusammenhang(in destilliertem Wasser)

990

995

1000

1005

1010

0 5 10 15 20 25Zeit (Stunden)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

10

12

14

16

18

20

Tem

pera

tur (

°C)

Ech2o Output (mV)Temperatur (°C)

Abb. 3.2.6 : Darstellung der Zusammenhänge zwischen Wassertemperatur (°C) und ECH2O Output (mV) in destilliertem Wasser, Darstellung über 25 Stunden; Beginn des Versuchs um 17:50 Uhr.

Abb. 3.2.7 : Wassertemperatur (°C) im Zusammenhang mit der ECH2O Ausgangsspannung (mV), entsprechend des in Abb. 3.2.6 verwendeten Datenmaterials („Erwärmung“).

Ech2o Output (mV) - Wassertemperatur(destilliertes Wasser)

995

1000

1005

1010

9 11 13 15 17 19Temperatur (°C)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

Ech2o Output (mV)

13

durch die unterschiedliche elektrische Leit-fähigkeit zu erklären sein (siehe Kapitel 3.2.3). Auch bei dieser Versuchsvariante sind die Temperaturtagesgänge und deren Auswirkungen auf die Messungen zu er-kennen. Im Bereich, wo die erzeugte Er-wärmung bis auf Raumtemperatur statt-fand, zeigt sich hier im Gegensatz zum Abkühlversuch ein eher gleichmäßiger Zusammenhang. Mit steigender Tempera-tur nimmt die Spannung ab. Der Zusam-menhang ist in Abb. 3.2.7 zusehen. Die Abb. 3.2.8 verdeutlicht den Unter-schied zwischen destilliertem Wasser (e-lektrische Leitfähigkeit nahe 0 µS) und Leitungswasser (elektrische Leitfähigkeit = 259 µS, zumindest an dem Tag der Mes-sung!) und den unterschiedlichen Tempe-ratureinflüssen. Insgesamt kann der Bereich um 25° C als ein Wendepunkt angenommen werden. Bei dieser Temperatur sind bei immer glei-chem Wassergehalt die niedrigsten Span-nungen gemessen worden. Wenn man sich die beiden Punktreihen in Abb. 2.3.8 im Gedanken miteinander durchgehend ver-bunden vorstellt, so wie es eigentlich ge-

dacht war, mir aber der große Unterschied zwischen destilliertem und Leitungswasser im Moment der Versuchsdurchführung nicht bewusst war, wird dies deutlich. Auch wichtig ist die Erkenntnis darüber, dass die Spannungsabnahme von 1007 mV nach 996 mV bei der Temperaturzunahme von 10 °C bis 20 °C, was einer Änderung von etwa -1,4 mV pro ein Grad Erwär-mung entspricht, stärker ist als die Span-nungszunahme bei der Temperaturzunah-me von 25 °C bis 40 °C bei einer Span-nungsänderung von 959 mV auf 966 mV, was einer Änderung von etwa +0,5 mV pro ein Grad entspricht. Das ist wichtig, da in den hiesigen Breiten eher der kältere Be-reich eine Rolle spielt und somit bei Ge-ländemessungen an die Temperaturbeein-flussung gedacht werden sollte (siehe auch Kapitel 3.3.4). Bei den Temperaturversuchen wäre zu erwarten gewesen, dass eine gleichmäßige Veränderung der Wassertemperatur eine gleichmäßige Ausgangsspannungsände-rung zur Folge hat. Nach Bergmann und Schäfer (1980, S. 388) ergibt sich eine na-hezu lineare Abhängigkeit zwischen Di-

Ech2o Output (mV) - Wassertemperatur

950

960

970

980

990

1000

1010

0 10 20 30 40 50Temperatur (°C)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

Destilliertes Wasser

Leitungswasser

Abb. 3.2.8 : Wassertemperatur (°C) im Zusammenhang mit der ECH2O Ausgangsspannung (mV), Zusammenschau der Abb. 3.2.5 und 3.2.7. Wobei zusätzlich die „Störsignale“ (nach oben abweichende Einzelwerte) rausgenommen sind.

14

elekrizitätskonstante von Wasser und der Temperatur, bei 0°C ist εr = 88 und bei 40°C ist εr = 73. Mit steigender Tempera-tur verringert sich die Dielektrizi-tätskonstante. Die Ausgangsspannung hätte sich demnach auch verringern müssen. Dieser Zusammenhang ergibt sich bei den beschriebenen Temperaturtagesverläufen und bei dem Versuchsteil mit Erwärmung des destilliertem Wasser. Insgesamt sind die hier beschriebenen Ein-flüsse real eher abgeschwächt, da man es in natürlichen Böden meistens mit geringe-ren Wassergehalten zu tun hat.

3.2.3 Elektrische Leitfähigkeit Wie schon im Versuch zuvor gesehen, wa-ren Unterschiede zwischen Messungen in destilliertem Wasser und Leitungswasser vorhanden. Dieses lässt sich vermutlich auf die unterschiedlichen Salinitäten zurück-

führen. Die Ergebnisse des folgenden Ver-suchs zeigen deutliche Einflüsse auf die Ausgangsspannungen durch Salzgehalte im gemessenem Wasser. Die eingestellten elektrischen Leitfähigkei-ten von nahezu 0 bis 20 mS/cm und die daraus resultierenden ECH2O Ausgangs-spannungen sind in Abb. 3.2.9 dargestellt. Im Vergleich mit den in Tabelle 3.2.2 ge-zeigten Bereichswerten sind Leitfähigkei-ten von über 5000 µS/cm eher unrealistisch für Bodenlösungen. Festzustellen ist, dass sich die Ausgangs-spannung mit steigendem Salzgehalt er-höht. Bei einer Spanne von gering bis zu sehr hoch versalzten Wassers liegt die Zu-nahme bei rund 120 mV, wobei bei hohen Salzgehalten mit weiterer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit die Veränderung in diesem Fall die Erhöhung der Aus-gangsspannungswerte immer schwächer

Ech2o - elektr. Leitfähigkeit

940

960

980

1000

1020

1040

1060

1080

1100

0 5 10 15 20 25elektrische Leitffähigkeit (mS/cm)

Ech2

o O

utpu

t (m

V)

Ech2o (mV)

Abb. 3.2.9 : Unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit (mS/cm) von Wasser und deren Auswirkungen auf die Messungen der ECH2O Ausgangsspannungen (mV).

Tab. 3.2 : Es gelten folgende Bereichswerte für Salzgehalte in Bodenwasser (nach US Salinity Lab, in Hintermeier-Erhard und Zech, 1997, S. 51).

Versalzungsgrad

Elektrische Leitfähigkeit (engl. EC) Entspricht ca. Salzgehalt

µS/cm mg/l gering 0 - 250 0 - 160 mittel 250 - 750 160 - 480 hoch 750 - 2250 480 - 1440 sehr hoch 2250 - 5000 1440 - 3200

15

wird. Begründet werden kann dies da-durch, dass sich die Dielektrizitätskonstan-te von Wasser mit Veränderung der Leitfä-higkeit ändert. Bemerkenswert ist, dass in dem Bereich nahe 0 mS (destilliertem Wasser) die mehrfach gemessenen Spannungen höher waren als bei ca. 0,1 mS/cm, siehe Abb. 3.2.10. Um weitere Aussagen zu diesen Messergebniss treffen zu können, müssten Werte zwischen 0 und 0,1 mS vorhanden sein. Campbell (DECAGON, Application No-te2) hat in Bodentests Bodenlösungen mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten erzeugt und kommt zu gleichen Zusammenhängen. Mit steigender Leitfähigkeit ergaben sich steigende Ausgangsspannungen.

3.3 Boden

3.3.1 Kalibrierungen Bei der Vorbereitung und Befüllung der Säulen war es insbesondere beim Schluff schwierig, gleichmäßige Lagerungen her-zustellen. Mit steigendem Wassergehalt ergab sich zumeist eine höhere Bodendich-te, da ich mich beim Befüllen immer an ein gleichmäßiges Volumen gehalten habe und gleiche Bodenmengen nicht immer auf dieses Fixvolumen verteilt werden konnte. Bei drei Durchgängen je, eigentlich gleich eingestelltem, Wassergehalt und einem Mittel aus drei gravimetrischen Wasserge-haltsmessungen pro Durchgang und einem Mittel von 10 Ausgangsspannungswerten ergibt sich das in Abb. 3.3.1 gezeigte Dia-gramm. Bei den Wassergehaltsmessungen in Fein-sand konnte ich durch sorgfältige Einwaa-ge von Boden und zugeführtem Wasser eine bessere Gleichmäßigkeit in der Lage-rung herstellen, siehe Abb. 3.3.2 Die Dar-stellung ist so gewählt, dass man gemesse-ne mV-Werte über die x-Achse einen

Ech2o - Leitfähigkeit

940

960

980

1000

1020

1040

1060

1080

1100

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3elektrische Leitffähigkeit (mS/cm)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

Ech2o (mV)

Abb. 3.2.10 : Wie Abb. 3.2.9 bloß mit Darstellung von 0 bis 3000µS/cm.

16

Wassergehalt zuordnen kann, obwohl von der Versuchsdurchführung her die Wassergehalte eingestellt wurden und die

Ausgangsspannung daraus resultierten. In der Betriebsanleitung (ECH2O User`s Manual) ist eine Standardkalibrierung an-

Ech2o Kalibrierung in Schluff

y = 0,001227x - 0,596304R2 = 0,838415

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

300 400 500 600 700 800 900 1000

Ech2o Output (mV)

Vol.

Was

serg

ehal

t (m

³/m³)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

Lage

rung

(g/c

m³)

Vol. Wasserg.Lagerugsd.

Linear (Vol. Wasserg.)

Abb. 3.3.1 : „ECH2O Kalibrierung in Schluff“; Der Zusammenhang von volumetrischen Wassergehalt (m³/m³) und ECH2O Ausgangsspannung (mV) mit einer hinzugefügten linearen Trendlinie, mitdarge-stellt die jeweiligen Lagerungen (Bodendichten) in g/cm³.

Ech2o Kalibrierung in Feinsand

y = 0,000967x - 0,356559R2 = 0,959563

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

300 400 500 600 700 800Ech2o Ausgangsspannung (mV)

Vol.

Was

serg

ehal

t (m

³/m³)

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

Bod

endi

chte

(g/c

m³)

Vol. Wassergehalt

Lagerung (g/cm³)

Linear (Vol.Wassergehalt)

Abb. 3.3.2 : „ECH2O Kalibrierung in Feinsand“; Der Zusammenhang von volumetrischen Wasserge-halt (m³/m³) und ECH2O Ausgangsspannung (mV) mit einer hinzugefügten linearen Trendlinie, mit-dargestellt die jeweiligen Lagerungen (Bodendichten) in g/cm³.

17

gegeben. Diese, verglichen mit denen bei Feinsand und Schluff ermittelten Formeln, zeigen die Unterschiede. In den nachfol-genden Formeln steht das x für einen gemessenen Millivolt-Wert. Factory standard calibration (bei 2500 mV Eingangsspannung): θ (m³/m³) = 0,000695x - 0,29

In Schluff: θ (m³/m³) = 0,001227x – 0,5963

In Feinsand: θ (m³/m³) = 0,000967x – 0,3566

Bei näherer Betrachtung der Formeln erge-ben sich folgende Aussagen: Über die Standardkalibrierung wären bei den Mes-sungen in dieser Studienarbeit die tatsäch-lichen Wassergehalte nicht bzw. teilweise nur annähernd ermittelt worden. Denn um mit dieser Formel einen Wassergehalt von 0 % zu erhalten, müsste eine Ausgangs-spannung von 417,3 mV gemessen werden, bzw., wenn ein 100 % Wassergehalt vor-handen sein sollte, dann müsste die Aus-gangsspannung bei 1856,1 mV liegen. Beim trockenen Feinsand ergaben sich Messwerte von ca. 380 mV, beim fast tro-ckenen Schluff ca. 500 mV; die Standard-kalibrierung hätte in beiden Fällen nicht 0 % Wassergehalt ergeben. Die unterschied-lichen gemessenen Werte für die Trocken-substanzen zeigen auf, dass der durchmes-sene Raum, bestehend aus Luft und Fest-substanz, unterschiedlich als Dielektrikum wirkt. Das wird an den unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten der Festsubstanz liegen; zusätzlich lagen auch unterschiedli-che Lagerungsdichten vor, die ihren Ein-fluss haben, da sich dadurch das Verhältnis von Festsubstanz zu Luft verändert. Bei den Messungen des trockenen Schluff, lag eine Lagerung von ca. 1,3 g/cm³ vor, beim Feinsand von ca. 1,5 g/cm³. Bei der An-nahme einer Lagerungsdichte von nur 1,3

g/cm³ für den Feinsand müsste die mittlere Dielektrizitätskonstante des gemessenen Volumen noch kleiner sein, und somit der Unterschied von Ausgangsspannungen, bei der Messung der gleichen Volumenanteile Festsubstanz von Feinsand und Schluff, noch größer sein. Auch zusätzlich können hier die Ergebnisse des „Eintauchtiefen-versuch“ herangezogen werden, das es bei der Verteilung der Anteile von Luft und Festsubstanz und in anderen Fällen auch dem Wasser, darauf ankommt wie die drei Phasen sich unmittelbar um die Sonde her-um verteilen, ob oben, mitte oder unten und inwieweit die „Mikrolagerung“ des real durchmessenen Mediums direkt an der Sonde von der Durschnittslagerung der Gesamtprobe abweicht und somit eine Zu-ordnung der gemessenen Aus-gangsspsnnungen zu einer Lagerung falsch sein kann. Bei den Messungen in Schluff ergaben sich Höchstwerte von etwa 850 mV bei einem nahe der Sättigung gelegenem volumetri-schen Wassergehalt von etwa 50 %. In diesem Fall hätte sich auch über die Stan-dardkalibrierformel ein Wassergehalt in diesem Bereich ergeben. Bei den Messun-gen in Feinsand ergaben sich dagegen bei maximalen Wassergehalten von 30 bis 35 %, Ausgangsspannungen von 750 mV. Bei einer beispielhaften Annahme der Messung von einer Ausgangsspannung von 800 mV ergäben sich volumetrische Wassergehalte von 0,27 (Standard), 0,36 (Schluff) und 0,44 m³/m³ (Feinsand). Die-ses zeigt, dass eine Kenntnis über die Be-schaffenheit eines Bodens, in welchem gemessen wird, sehr wichtig ist, um reale volumetrischen Wassergehalte zu erhalten. Die entsprechend passenden Kalibrierfor-meln müssten zur Hand sein oder jeweils extra erstellt werden. Zweiteres ist mit ho-hem Aufwand verbunden und macht den Einsatz des Gerätes für stichprobenartige Messungen insgesamt eher unattraktiver. Campbell (DECAGON, Application No-te2) hat für mehrere Bodenarten Kalib-riermessungen durchgeführt. Für alle Bö-den bestand eine annähernd lineare Bezie-

18

hung. Größere Unterschiede bestanden zwischen loamy sand und sandy loam; erstem ist eine steile und zweitem eine flache Kalibriergrade zuzuordnen. Alle Messungen für den jeweils trockenen Bo-den ergeben Werte um 400 mV. Bei den von mir erzeugten Messwerten liegt die Ausgangsspannung bei trockenem Schluff bei 500 mV, also eine deutlicher Unter-schied in der Dielektrizitätskonstanten von Festsubstanzen, wobei die Lagerung auch eine Rolle gespielt haben kann, welche bei Campbell nicht ersichtlich ist. Insgesamt sind die Kalibrierungen von Campbell ähn-lich den hier ermittelten.

3.3.2 Langzeitversuche Der praktische Nutzen der Messsonde könnte liegen bei Langzeituntersuchung im Gelände, dort insbesondere in landwirt-schaftlichen Flächen. Der in Abb. 3.3.3 dargestellte Versuch verdeutlicht, dass bei dauerhaften Messungen der Sensor in der Lage ist, unter scheinbar bzw. hier eigent-

lich gewollten gleichen Bedingungen im-mer gleich in einem Bereich mit einer Wei-te von hier 1,5 mV zu messen, wenn man die abweichenden Einzelmessungen nach oben nicht mitbetrachtet. Nach einigen Stunden zeigt sich ein leich-ter Trend zu niedrigen Ausgangsspannun-gen, die durch Temperaturtagesgang oder Verdunstung verursacht sein können. Abbildung 3.3.4 zeigt den von mir so ge-nannten „Verdunstungslangzeitversuch“. Zusätzlich zu den dargestellte Messungen wurde hier noch über die Versuchsdauer hinweg sechsmal das Gesamtgewicht der Säule gemessen, um so die absoluten Ver-dunstungsmengen errechnen zu können. Die so nebenher erfolgte Kalibrierung ist in Abb. 3.3.5 zu sehen und ist sehr linear. Sie ist aber wiederum leicht abweichend von der im Kapitel 3.3.1 festgestellten Ka-librierungsformel für Feinsand. Die Lage-rungsdichte lag bei 1,61 g/cm³. Aufgrund dessen, dass die Verdunstung nicht großflächig aus dem Boden stattfin-den konnte, ist zu beachten, dass die

Messungen in feuchtem Schluff

850

852

854

856

858

860

862

864

866

868

870

0 2 4 6 8 10

Zeit (Std.)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

29

29,1

29,2

29,3

29,4

29,5

29,6

29,7

29,8

29,9

30

Tem

pera

turs

igna

lEch2o Output Temp. Signal

Abb. 3.3.3 : Messungen in Schluff ; Beginnend um 16:00 Uhr am 8.1.03, mit Dummy (Temp.Signal) und bei einem volumetrischen Wassergehalt von 0,44 m³/m³ und einer Lagerungsdichte von 1,46 g/cm.

19

Feuchteverteilung in der Säule mit längerer Standzeit und Verdunstungszeit vermutlich nicht gleichmäßig blieb, so dass zum Bei-spiel, wenn im oberen Bereich eine andere Feuchte vorlag als im unteren, und die Sonde, wie beim Eintauchtiefenversuch, nicht linear mittelt, Abweichungen auf-treten zu einer theoretisch anderen Versuchsanordnung, bei welcher sich eine

andere räumliche Feuchteverteilung erge-ben würde, bei gleichem realen Gesamtge-halt an Wasser. Bei der ermittelten Lagerungsdichte von 1,61 g/cm³ und einer Annahme einer Dich-te der Bodenbestandteile (Feinsand) von 2,65 g/cm³ ergibt sich ein Volumenanteil von 60% für Bodenmaterial und 40% Po-renanteil. Da die Dielektrizitätszahl von

Abb. 3.3.4 : Gewollte Verdunstung über mehr als 20 Tage aus dem Versuchsaufbau heraus, bei gleichzeitiger Messung von Ausgangsspannung der Messsonde (mV) und Temperatur (°C) in zehnminütigen Abständen; Beginn am 28.01.2003 um 18:00 Uhr bei vollständiger Sättigung des Bodens.

Ech2o Kalibrierung in Feinsand

y = 0,00084x - 0,30430R2 = 0,99990

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

300 400 500 600 700 800Ech2o Output (mV)

Vol

. Was

serg

ehal

t (m

³/m³)

Abb. 3.3.5 ECH2O Ausgangsspannung (mV) in Zusammenhang mit volumetrischen Wassergehal-ten (m³/m³) auf Grundlage der Daten des „Verdunstungslangzeitversuch“ (Abb. 3.3.4), bei einer Bodendichte von 1,61 g/cm³.

Ech2o Sonde in Feinsand bei langzeitlicher Verdunstung

620

640

660

680

700

720

740

0 5 10 15 20

Zeit(Tage)

Ech2

o O

utpu

t(m

V)

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Tem

pera

tur

(°C

)

Ech2o mV Temperatur °C

20

Luft nahezu 1 ist, von Bodenmaterial ca. 5 und von Wasser 80 ist, ergibt sich je nach Lagerung und Sättigung eine mittlerer Die-lektrizitätseigenschaft. Bei 0% Sättigung lässt sich eine gemittelte Dielektrizitätszahl von εr = 3,4 errechnen und in Beziehung zur, über der in Abb. 3.3.5 ermittelten Ka-librierformel, errechneten Ausgangsspan-nung von 362 mV bringen. Mit der Erhö-hung des Wassergehalts ergeben sich ent-sprechend höhere Dielektrizitätszahlen und zugehörige Ausgangsspannungen. Die Abb. 3.3.6 zeigt die Beziehung zwischen Dielektrizitätszahl und Ausgangsspannung auf, zusätzlich ist der Zusammenhang von Lagerung und Ausgangsspannung darge-stellt. Bei gleichem volumetrischen Was-sergehalt und unterschiedlichem Bodenan-teil ergeben sich unterschiedliche Aus-gangsspannungen, die auf diesen geringe-ren oder höheren Bodenanteil zurückzu-führen sind. Beispielhaft ergibt sich bei 25% volumetrischem Wassergehalt eine Ausgangsspannung von 716 mV bei 1,0 g/cm³ und von 739 mV bei 1,8 g/cm³. Der Einfluss der Lagerungsdichte ist als gering bis mittel einzuschätzen.

3.3.3 Lagerungen und der Zusammen-hang zum volumetrischen Wasser-gehalt

In den vorangegangenen Versuchen zeigte sich, das die volumetrische Verteilung der drei Phasen Wasser, Bodenmaterial und Luft dafür zuständig ist welche mittlere Dielektrizitätskonstante sich für das durchmessene Medium ergibt und somit eine bestimmte Ausgangsspannung gemes-sen werden kann. Da die Dielektrizitätszahl von Luft nahezu 1 ist, von Bodenmaterial ca. 5 und von Wasser 80 ist, ergibt sich je nach Lagerung und Sättigung ein mittlerer Dielektrizität-seigenschaft. Bei den Lufttests ergab sich eine Aus-gangsspannung von 265 mV bei ca. 20°C. Diese Ausgangsspannung ist als Nullsignal (Grundspannung) zu werten, welche sich aufgrund der inneren Anordnung der Son-denelektronik ergibt, und zusätzlich hier die Kunststoffummantelung der Sonden-stäbe das Grundsignal miterzeugt.

Abb. 3.3.6 : Beziehung zwischen Dielektrizitätszahl und Ausgangsspannung, und Zusammenhang von Lagerung und Ausgangsspannung.

Dielektrizitätskonstante und ECH2O-Ausgangsspannung

1

6

11

16

21

26

31

36

200 300 400 500 600 700 800 900 1000Ausgangsspannung (mV)

Die

lekt

rizitä

tsza

hl

051015202530354045

Vol

umet

risch

er

Was

serg

ehal

t (%

)

DielektrizitätszahlLinear (Lagerung 1,80)Linear (Lagerung 1,00)Linear (Dielektrizitätszahl)

1,8 g/cm³

1,0 g/cm³

21

Bei den Wassertests ergab sich eine Aus-gangsspannung von 958 mV bei ca. 20°C und einer Leitfähigkeit von ca. 250 µS/cm. Die Abb. 3.3.6 zeigt die, über die Kalibrie-rung des „Verdunstungslangzeitversuch“, ermittelte Beziehung zwischen Dielektrizi-tätszahl und Ausgangsspannung (graue Linie). Die 265 mV bei Luft passt sich dieser Beziehung etwa an, die 958 mV in 100% Wasser entsprechen einer Dielektri-zitätszahl von 80 und passt sich nicht an die lineare Beziehung an. Bei den Kalibrierungen ergaben sich Ka-librierformeln:

Die Bodendichte hängt direkt mit dem vo-lumetrischen Wassergehalt zusammen. Der Zusammenhang ist in folgender For-mel ersichtlich:

θρρ

θ

ρρ

=

==

==

W

W

gb

w

g

b

w

Volumetrischer Wassergehalt (m³ / m³)Gravimetrischer Wassergehalt (g / g)

Lagerungsdichte (g / cm³)Dichte von Wasser (= 1 g / cm³)

zusammen (Dichte von Wasser = 1): W a x bg b⋅ = ⋅ +ρ nach x (mV-Ausgangsspannung) umge-stellt:

xW b

ag b

=⋅ −ρ

Hier zeigt sich, dass je nach Lagerung (bei gleichem gravimetrischen Wassergehalt) eine anderer Ausgangsspannung entsteht,

θ = ⋅ +a x b

Zusammenhang von Lagerung, grav.- und vol. Wassergehalt (in Schluff)

y = 0,000438x - 0,037863R2 = 0,991854

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

300 400 500 600 700 800 900 1000

Ech2o Output (mV)

Was

serg

ehal

te (0

-1)

0

0,5

1

1,5

2

Lage

rung

(g/c

m³)

Vol. Wassergehalt (m³/m³)

Grav. Wassergehalt (g/g)

Lagerung (g/cm³)

Abb. 3.3.7 : Lagerungen und der Zusammenhang zum volumetrischen Wassergehalt.

22

aufgrund des Signalanteils, welches durch das Bodenmaterial entsteht. Beispielhaft zeigt dies Abb. 3.3.7 speziell für den untersuchten Schluff bei einem bestimmtem gravimetrischen Wasserge-halt.

3.3.4 Bodentemperatur Der Temperatureinfluss auf ECH2O-Messungen in einem sich erwärmenden

Boden sind ähnlich wie bei den Messungen in Wasser. Sogar die Höhe der Verände-rungen je betrachteten Erwärmungsschritt zwischen 12 und 18 Grad sind ähnlich (ca, 1,6 mV Verminderung pro ein Grad Er-wärmung, siehe Abb. 3.3.8. und Abb. 3.3.9. Hier kommen der Einfluss auf Sonde und Veränderung der Doelektrizitätszahl von Bodenmaterial zusammen. Auffällig bei dieser Versuchsdurchführung ist das völlige Fehlen von den schon

mehrmals angesprochenen nach oben hinweg gehenden „Ausrei-ßern“. Dies könnte im Zusammen-hang stehen mit der Trockenheit des benutzten Feinsand. Fazit zum Kapitel Boden: Boden-spezifische Kalibrierungen sind stark voneinander abweichend, daher ist ein Wissen um Material und Lagerung eines zu untersu-chenden Bodens wichtig. Der Ein-fluss von Temperatur, macht sich auch bei Abwesenheit von Wasser bemerkbar.

Temperatur.-Ech2o-Output-Verlauf in Feinsand (trocken)

398

400

402

404

406

408

410

0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 1440

Zeit (Minuten)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

1011121314151617181920

Tem

pera

tur (

°C)

Ech2o-Output(fS)Temperatur

11 Uhr

Abb. 3.3.8 : Erwärmender Boden und gleichzeitige Messung der Temperatur und Ausgangsspan-nung.

Abb. 3.3.9 : Zusammenhang von Temperatur und Aus-gangsspannung in Feinsand.

Ech2o Output -- Temperatur (in Feinsand)

398

400

402

404

406

408

410

10 12 14 16 18 20Temperatur (°C)

Ech

2o O

utpu

t (m

V)

Ech2o Output (mV)

Bei einem Vol. Wassergehalt von 0 (m³/m³)

23

4 Literatur Barsch, H., Billwitz, K.und Bork, H.-R. (2000): Arbeitsmethoden in Physioge-ographie und Geoökologie Bergmann und Schaefer (1980): Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd. 4, Teil 1 Campbell, C.-S., (Decagon, Application Note 1): Response of ECH 2 O Soil Moisture Sensor to Temperature Variation, http://www.decagon.com/manuals/tempnote.pdf, 30.10.2001 Campbell, C.-S., (Decagon, Application Note 2): Response of the ECH 2 O Soil Moisture Probe to Variation in Water Content, Soil Type, and Solution Electrical Conductivity, http://www.decagon.com/appnotes/… ECH2O User´s Manual: ECH2O Dielectric Aquameter User’s Manual For Models EC-20 and EC-10 Version 1.4, http://www.decagon.com/manuals/echomanual.pdf, 22.03.2002 ECH2O Verkaufsbroschüre: http://www.decagon.com Hintermeier-Erhard, G. und Zech, W. (1997): Wörterbuch der Bodenkunde Kuchling, H. (1969): Physik, Formeln und Gesetze UMS Katalog (2002): Katalog Juli 2002 UMS, UMS GmbH München, inkl. Netto-Preisliste

24

Anhang

25

26

27

28

29

Ech2o Messungen in Luft bei Temperaturschwankungen in Tagesverläufen

265

266

267

268

269

270

550 600 650 700 750 800 850 900

Stunden

Ech2

o Au

sgan

gssp

annu

ng (m

V)

10

12

14

16

18

20

22

24

Tem

pera

tur (

°C)

Ech2oTemperatur

Abb. 10 : Langzeitversuch zu Kapitel 3.1.1 „Messweise in Luft“

30