土壤水分傳感器的工作原理是怎樣的

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(jiān)測及農業(yè)灌溉和林業(yè)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(xù)、自動化、寬量程、少標定等優(yōu)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(fā)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(tǒng)的系統(tǒng)，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，這是其他方法無法比擬的。另外，TDR能同時監(jiān)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(shù)，F(xiàn)DR和FD法不僅比TDR便宜，而且測量時間更短，在經(jīng)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(shù)據(jù)采集實現(xiàn)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(shù)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(shù)。

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(jù)氫在急劇減低快中子的速度并把它們散射開的原則，現(xiàn)在市面上已經(jīng)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(yōu)點，但是對有機質土壤有相當?shù)南拗?，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。