土壤水分傳感器的工作原理

土壤濕度傳感器又名：土壤水分傳感器、土壤墑情傳感器、土壤含水量傳感器，主要用來測量土壤容積含水量。做土壤墑情監測及農業灌溉和林業防護目前常用到的土壤濕度傳感器有FDR型和TDR型，即頻域型和時域型。目前比較流行的是FDR型， FDR頻域反射儀是一種用于測量土壤水分的儀器，它具有簡便安全、快速準確、定點連續、自動化、寬量程、少標定等優點。

目前，國內外有很多種土壤水分測定方法，進而有不同的土壤水分傳感器。比如：時域反射法（TDR），石膏法，紅外遙感法，頻域反射法/頻域法（FDR/FD法），滴定法，電容法，電阻法，微波法，中子法，Karl Fischer法，Y射線法和核磁共振法等。下面我們介紹一下每種傳感器的工作原理。

一、TDR法水分傳感器：

TDR法是上世紀80年代發展起來的一種土壤水分測定方法，中文為時域反射儀。這種方法在國外應用相當普遍，國內才剛開始引進，各部門都相當重視。TDR是一個類似于雷達系統的系統，有較強的獨立性，其結果與土壤類型、密度、溫度基本無關。而且還有很重要的一點就是，TDR能在結冰下測定土壤水分，這是其他方法*的。另外，TDR能同時監測土壤水鹽含量，且前后兩次測量的結果幾乎沒有差別。這種測定方法的度可見一斑。

二、FDR和FD法水分傳感器：

因為TDR法設備昂貴，在80年代后期，許多公司（如AquaSPY，Sentek.Delta-T，Decagon）開始用比TDR更為簡單的方法來測量土壤的介電常數，FDR和FD法不僅比TDR便宜，而且測量時間更短，在經過特定的土壤校準之后，測量精度高，而且探頭的形狀不受限制，可以多深度同時測量，數據采集實現較容易。

三、電阻法水分傳感器：

電阻法利用石膏、尼龍、玻璃纖維等的電阻和它們的含水量有關。當把這些中間物加上電極放置在潮濕的土壤中，然后一段時間后，這些東西的含水量達到平衡。由于電阻和含水量間的關系，我們先前標定電阻和百分數間一定的對應關系，然后就可以通過這些組件，得到1~15大氣壓吸力范圍內的水分讀數。

四、中子散射（neutron scattering）法水分傳感器：

中子法適合測定野外土壤水分。它根據氫在急劇減低快中子的速度并把它們散射開的原則，現在市面上已經有測定土壤水分的中子水分計。中子水分計有很多方面的優點，但是對有機質土壤有相當的限制，而且它不適宜測定0-15cm的土壤水分含量。

五、Y射線法水分傳感器：

與中子儀類似，射線透射法利用放射源137Cs放射出個線，用探頭接收個射線透過土體后的能量，與土壤水分含量換算得到。