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土壤水分傳感器通過(guò)測(cè)量與含水量相關(guān)的土壤性質(zhì)的變化，間接得出土壤含水量。常見的隨含水量變化，且容易被測(cè)量的土壤性質(zhì)包括介電常數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和中子通量密度。本文主要研究測(cè)量介質(zhì)介電常數(shù)的傳感器。

　　介電常數(shù)傳感器是市面上常見的一種土壤水分傳感器，它使用不同的技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，包括：時(shí)域反射法，時(shí)域透射率，頻域反射法，充電電容時(shí)間法，傳輸線振蕩法，同軸阻抗介質(zhì)反射法。

　　含水量、介電常數(shù)、電信號(hào)，這三者之間的關(guān)系決定著水含量值的精度和分辨率，以及傳感器的工作范圍。

　　精度

　　體積含水量測(cè)量的準(zhǔn)確性取決于以下幾點(diǎn):

　　1電氣測(cè)量的準(zhǔn)確性

　　2溫度對(duì)電信號(hào)、水的介電常數(shù)、土壤導(dǎo)電性的影響

　　3傳感器在估算不同介電常數(shù)值時(shí)的準(zhǔn)確性

　　4電信號(hào)測(cè)量、介電常數(shù)值轉(zhuǎn)換為體積含水量功能的準(zhǔn)確性

　　5傳感器周圍土壤與校準(zhǔn)功能匹配的程度

　　由于沒有一種單一的校準(zhǔn)功能適用于所有土壤，傳感器廠商通常會(huì)選擇“有代表性"的土壤，并以此提供含水率精度規(guī)范。

　　分辨率

　　分辨率，描述了在傳感器檢測(cè)到土壤水分變化之前需要改變多少。它主要由傳感器的電信號(hào)測(cè)量輸出質(zhì)量決定的。(這種測(cè)量可能發(fā)生在傳感器電子元件內(nèi)部或數(shù)據(jù)采集器等外部設(shè)備中)。

　　分辨率也可能受到數(shù)學(xué)處理和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)格式的舍入誤差的影響。高性能的土壤含水量傳感器具有較高的精度和分辨率。

　　范圍

　　在比較不同土壤含水率傳感器的工作范圍時(shí)，一定要了解范圍的定義和介電常數(shù)法的局限性。

　　體積含水量范圍可以用不同的方式表示：

　　10 ~ 100%：通常意味著傳感器對(duì)介電常數(shù)從空氣到水的變化做出響應(yīng)

　　2干 ~ 飽和：沒有給出數(shù)字，但傳感器校準(zhǔn)的介電常數(shù)范圍比任何土壤都大，它會(huì)對(duì)每一種土壤全范圍內(nèi)的含水量變化作出反應(yīng)

　　30 ~ XX%：通常意味著傳感器是在從干燥到飽和的土壤條件下測(cè)試的

　　4X% ~ XX%：特定傳感器測(cè)量準(zhǔn)確的范圍。這可能使傳感器看起來(lái)比同類其他產(chǎn)品更差，但由于介電常數(shù)傳感器在干燥土壤中的精確度較低，因此這規(guī)范更準(zhǔn)確地表示了我們可以預(yù)期的性能