Жаңа топырақ сенсорлары дақылдардың тыңайтқыш тиімділігін арттыруы мүмкін

Азот бар тыңайтқыштар азық-түлік өндірісін арттыру үшін қолданылады, бірақ олардың шығарындылары қоршаған ортаны ластауы мүмкін. Ресурстарды пайдалануды барынша арттыру, ауыл шаруашылығы өнімділігін арттыру және экологиялық тәуекелдерді төмендету үшін топырақтың температурасы мен тыңайтқыштардың шығарындысы сияқты қасиеттерін үздіксіз және нақты уақыт режимінде бақылау өте маңызды. Ақылды немесе дәл ауыл шаруашылығы үшін NOX газының шығарындыларын және топырақ температурасын ең жақсы тыңайтқыш алу үшін бақылау үшін көп параметрлі сенсор қажет.

Джеймс Л. Хендерсон, кіші, Пенн Стэйт университетінің инженерлік ғылымдар және механика кафедрасының доценті Хуанью «Ларри» Ченг температура мен азот сигналдарын сәтті бөліп, әрқайсысын дәл өлшеуге мүмкіндік беретін көп параметрлі сенсорды әзірлеуді басқарды.

Чен былай деді:«Тыңайтқыштарды тиімді пайдалану үшін топырақ жағдайын, атап айтқанда азотты пайдалануды және топырақ температурасын үздіксіз және нақты уақыт режимінде бақылау қажет. Бұл дақылдардың денсаулығын бағалау, қоршаған ортаның ластануын азайту және тұрақты және дәл ауыл шаруашылығын дамыту үшін өте маңызды».

Зерттеу дақылдың ең жақсы өнімділігі үшін тиісті мөлшерді пайдалануға бағытталған. Дақылдың өнімділігі азотты көбірек қолданған кездегіден төмен болуы мүмкін. Тыңайтқыш шамадан тыс қолданылған кезде ол босқа кетеді, өсімдіктер жанып кетуі мүмкін және қоршаған ортаға улы азот түтіндері шығарылады. Фермерлер азот деңгейін дәл анықтау арқылы өсімдіктердің өсуі үшін тыңайтқыштың ең қолайлы деңгейіне жете алады.

Қытайдың Хэбэй технологиялық университетінің жасанды интеллект мектебінің профессоры, бірлескен автор Ли Ян былай деді:«Өсімдіктердің өсуіне температура да әсер етеді, бұл топырақтағы физикалық, химиялық және микробиологиялық процестерге әсер етеді. Үздіксіз бақылау фермерлерге температура дақылдары үшін тым ыстық немесе тым суық болған кезде стратегиялар мен араласуларды әзірлеуге мүмкіндік береді».

Ченгтің айтуынша, азот газы мен температураны бір-бірінен тәуелсіз өлшеуге мүмкіндік беретін сенсорлық механизмдер сирек кездеседі. Газдар да, температура да сенсордың кедергі көрсеткішінде ауытқулар тудыруы мүмкін, бұл оларды ажыратуды қиындатады.

Ченгтің командасы топырақ температурасына қарамастан азоттың жоғалуын анықтай алатын жоғары өнімді сенсор жасады. Сенсор ванадий оксидімен легирленген, лазермен индукцияланған графен көбігінен жасалған және графендегі металл кешендерін легирлеу газдың адсорбциясын және анықтау сезімталдығын жақсартатыны анықталды.

Жұмсақ мембрана сенсорды қорғайтындықтан және азот газының енуіне жол бермейтіндіктен, сенсор тек температураның өзгеруіне ғана жауап береді. Сенсорды капсуласыз және жоғары температурада да пайдалануға болады.

Бұл салыстырмалы ылғалдылық пен топырақ температурасының әсерін болдырмау арқылы азот газын дәл өлшеуге мүмкіндік береді. Температура мен азот газын жабық және капсулаланбаған сенсорларды пайдаланып толығымен және кедергісіз ажыратуға болады.

Зерттеуші температураның өзгеруі мен азот газының шығарындыларын ажыратуды барлық ауа райы жағдайында дәл ауыл шаруашылығына арналған ажыратылған сенсорлық механизмдері бар мультимодальды құрылғыларды жасау және енгізу үшін пайдалануға болатынын айтты.

Ченг былай деді: «Азот оксидінің ультра төмен концентрациясын және температураның шамалы өзгерістерін бір мезгілде анықтау мүмкіндігі дәл ауыл шаруашылығы, денсаулықты бақылау және басқа да қолданбалар үшін ажыратылған сенсорлық механизмдері бар болашақ мультимодальды электрондық құрылғыларды әзірлеуге жол ашады».

Ченнің зерттеуін Ұлттық денсаулық сақтау институттары, Ұлттық ғылым қоры, Пенн штаты және Қытай ұлттық жаратылыстану ғылымдары қоры қаржыландырды.