Brevet FR2226661A1 — publié le 19741115

La présente invention concerne un procédé et un appareil de mesure du degré d'humidité des solso Les procédés utilisés pour la détermination rapide du degré d'humidité des sols sont en général basés sur la mesure de la variation de la résistance électrique en fonction de cette humidité. Ce genre de procédé est décrit notamment dans l'article des Drs. Gy. Szalai et S. Varga, intitulé "La mesure de l'humidité des sols" reproduit dans le revue Hidrologiai gozlony. 1972, N 6. Un inconvénient majeur des procédés basés sur la mesure de la résistance réside dans le fait que seules des mesures précises et stétendant à un grand nombre de facteurs permettent de déduire le degré d'humidité d'un sol à partir de sa résistance électrique. Certains autres procédés connus font entrer en jeu la mesure de la capacité, de la permittivité, de la conductibilité thermique, de la dispersion neutronique, etc.. Cependant, toutes ces solutions sont très incommodes et complexes et ne peuvent être appliquées directement sur le terrain. Pour toutes ces raisons, elles n'ont pas eu de suite sur le plan pratique. Par ailleurs, pour toutes ces solutions connues, notamnent avec les procédés basés sur la mesure de la résistance électrique, un certain nombre de conditions doivent être réunies : a) l'écartement des électrodes de mesure doit être toujours le même b) la surface de contact des électrodes avec le sol doit etre touJours la même c) la température du sol doit être connue (du fait que la résistivité de l'eau est fonction de la température) d) le poids du sol par unité de volume doit être connu et de préférence constant e) la pression des électrodes sur le sol doit être touJours la mêmes f) la concentration de la solution du sol doit être constantes Il est souvent difficile de réunir les conditions précitées et de réaliser l'étalonnage correct.Par conséquent, avec les procédés antérieurs, il est difficile de déterminer avec précision, même la tendance à la variation de l'humidité du sol. l'invention a pour obJet essentiel de remédier aux inconvénients précités. A cet effet, suivant l'invention, le degré d'humidité des sols est déterminé au moyen de deux sondes en métal, ou bien d'une sonde en carbone. Les deux sondes ont un potentiel électrique différent, par rapport à l'élément hydrogène. Ces deux sondes placées dans le sol constituent les électrodes d'une pile vitaique. La différence de potentiel entre les deux électrodes est mesurée au moyen d'un appareil de mesure qui présente une grande résistance d'entrée,-par exemple une ou deux minutes au moins après leur introduction dans le sol.Entre la différence de potentiel au niveau des électrodes et le degré d'humidité du sol, il existe une corrélation précise Jusqu a concurrence de la capacité de rétention naturelle des sols, qui doit être déterminée de façon expérimentale par la mesure. Dans l'appareil suivant l'invention, la résistance d'entrée connectée à la sortie des sondes doit, en service, être d'au moins 10 M Dans un exemple préféré de réalisation, la sortie des dondes est branchée sur un dispositif d'accumulation, par exemple un condensateur. La sortie du dispositif d'accumulation est branchée sur un amplificateur de courant continu à grande résistance d'entrée, dont la sortie est connectée à un indicateur. Dans l'appareil suivant l'invention, la tension engendrée entre les sondes est pratiquement indépendante de la forme des électrodes, de leurs dimensions, de leur écartement et de la température de la substance. Les variations de la concentration du sol (par exemple par fertilisation) n'introduisent qu'une erreur de mesure presque dix fois plus faible qu'avec les procédés de mesure connus basés sur la résistance. Contrairement aux solutions antérieures, 1' étalonna- ge de l'appareil suivant l'invention est effectué in situ dans des sols à l'état naturel. En cas de degrés d'humidité différents, la tension à mesurer entre les sondes varie avec une bonne approximation suivant une loi logarithmique, de sorte que l'étalonnage et l'affichage sont très simples. Les sondes peuvent etre enterrées dans le sol ou réalisées par exemple sous la forme de sondes pointues. Sur les sondes pointues, la sonde proprement dite est implantée à l'extrémité d'une tige ou d'un tubeétalliqueO les combinaisons possibles pour les deux sondes sont cuivre-zinc, cuivrealuminium, cuivre-argent ou cuivre-carboneO D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est un schéma symbolique de l'appareil suivant l'invention ; et - la figure 2 est un schéma de câblage de l'appareil de la figure 1. Conformément au schéma symbolique de la figure 1, les sondes sont connectées à des bornes A et B. Les signaux émis par les sondes sont accumulées dans un dispositif d'accumulation 1. La tension de signal accumulée, proportionnelle à l'humidité du sol, est amplifiée dans une unité d'amplification de courant continu 2 et affichée par un indicateur 3. La figure 2 est le schéma de câblage d'un exemple de réalisation de l'invention La sonde dont le potentiel positif est le plus élevé, par rapport à l'hydrogène de référence, est branchée sur la borne A tandis que la sonde ayant le plus haut potentiel négatif est connectée à la borne B. Un commutateur X2 de mode de fonctionnement est représenté sur la figure en position "charge". Dans cette position, le condensateur CI utilisé comme dispositif d'accumulation, se chargez L'autre position du commutateur K2 correspond à l'affichage. L'unité d'amplification de courant continu et d'adaptation 2 à grande résistance d'entrée comprend des transistors Tr1, Tir2, Tr3 et une diode D. Le transistor Tr3 sert d'adaptateur. Be potentiomètre P, la résistance RI et la diode D assurent d'une part la correction de température et d'autre part la contre-réaction négative, de sorte que le fonctionnement de l'amplificateur est très stable. Au moyen du potentiomètre P1, le transistor r1 peut être polarisé et, on pourrait aussi réaliser la mise à zéro de l'indicateur. Le potentiomètre P2 permet de régler le "niveau de départ", du fait que même dans les sols à faible degré d'humidité, une tension de quelques dixièmes de Volts, peut apparaître entre les sondes de mesure. Cependant, en agriculture, l'intervalle entre "l'eau morte" et "la capacité de rétention naturelle" est important. Le condensateur C2 protè ge l'appareil contre les perturbations éventuelles de courant alternatif. Des piles TI, T2 et T3 sont commandées par un commutateur gl à trois positions. L'indicateur 3 mesure le potentiel de la charge accumulée dans le dispositif d'accumulation 1 aux bornes de sortie de l'amplificateur 2o lors de la mesure, le dispositif d'accumulation est d'abord vidé par le contact X3 (annulation). Les sondes sont introduites dans le sol dont on veut mesurer l'humidité. l'interrupteur X2 est en position "charge", comme indiqué sur la figure 2. Par exemple au bout d'une ou deux minutes, mais touJours après un même temps d'attente, l'interrupteur X2 est inversé et on peut lire le degré d'humidité sur la graduation du compteur Y. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé et à l'appareil qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple sans sortir du cadre de ltinventionO REVENDI CAj IONS 1) Procédé de mesure du degré d'humidité, d'un sol, caractérisé par les opérations consistant à introduire dans le sol à mesurer deux sondes ayant un potentiel électrique différent par rapport à l'hydrogène de référence, à mesurer la différence de potentiel entre lesdites sondes et à déterminer de façon empirique le degré d'humidité du sol à partir de la différence de potentiel mesurée. 2) Appareil de mesure du degré d'humidité des sols au moyen de deux sondes en métal ou en carbone, caractérisé en ce que lesdites sondes ont un potentiel électrique différent par rapport à l'hydrogône de référence et en ce que la sortie desdites sondes est branchée sur un appareil de mesure, dont la résistance d'entrée est par exemple au moins égale à 10 MOLLO 3) Appareil de mesure selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la sortie desdites sondes est connectée à un dispositif d'accumulation, lesquel comprend un condensateur et que la sortie du dispositif d'accumulation est connectée à l'entrée d'un amplificateur de courant continu, la sortie de ce dernier étant à son tour branchée sur un indicateur.