土壤水分传感器性能评估的方法
土壤水分传感器用于以质量或体积为基础表征土壤水分含量。那里今天有多种类型的土壤水传感器可用，所有这些传感器都通过测量替代物来工作经验或理论上与土壤含水量相关的性质。
对于每种类型的传感器，在感兴趣的土壤中进行某种类型的校准是必需的。今天的土壤水传感器能够连续记录测量结果，将数据存储在记录单元，或使用蜂窝通信将数据传输到基站或云。
土壤水传感器可以帮助农民和土地管理者微调特定地点的土壤养分和水管理。基于时域反射法含水量反射法的土壤水分传感器由波导（不锈钢探头或导线）和脉冲生成器组成在传感器头部包含以以下频率传播电磁信号的电路沿着探头的波导传播。
内部电路计算它的时间将反射波返回，并将信息转换为表观介电常数和波导周围土壤的土壤含水量。
阿克雷拉（爱达荷州子午线）最近开发了带有三种不锈钢的小型TDR传感器产生电磁脉冲的传感器头部内的波导（20厘米长）和电路。
通过使用位于土壤顶部的振荡器电路间接测量土壤含水量传感器。产生的电磁波振荡频率随土壤水分变化含量沿波导变化。
这两个独立传感器在连接到数据记录时连续记录测量值单位。由于这些传感器支持串行数字接口通信标准，因此可以将多个传感器连接到单个数据记录器中。
多个传感器放置在一个位置但在不同的深度产生一个“感测节点”，具有射频遥测集成到数据记录器中，这些传感节点成为土壤水分的分布式网络传感器，可以位于整个字段的不同位置，以评估土壤水分变异性字段尺度。
时间领域和含水量反射传感器提供准确的土壤水分体积含水量的1%或2%内的含量测量，可以很容易地确定为连续测量土壤含水量的自动化监控体系。
由于长度较小，这两种类型的传感器适用于高分辨率探索地下流动对土壤的干扰最小。从这些输出的顺序和信息传感器取决于制造商，可以包括土壤含水量、土壤温度、体积相对介电常数和土壤电导率。
使用这些传感器的缺点是安装到更大的深度可能是劳动密集型的，困难的，并导致土壤扰动此外，在单个字段中使用多个传感器可能会变得昂贵。
如果TDR方法可以使安装更容易，土壤干扰更小，这种方法最终可能会取代土壤水使用中子探针进行测量。
设计了一个多分段波导在接入管上。这个原型井下TDR传感器的目的是减轻在垂直方向上组装和安装精确的土壤水传感器到所需的深度。
数字传感器提供高质量的TDR波形和长时间反射系数，而无需电缆故障。WOAT的专利最近发布，该传感器的原型仍在继续在字段中进行测试。
除了TDR和WCR传感器，其他电磁传感器，如时间领域透射测量（TDT）、电容传感器和电阻传感器得到迅速发展并用于土壤水分测量。
TDT传感器在探头头部提供电路，用于生成和采样脉冲。这些传感器在测量土壤含水量方面不如TDR和WCR传感器准确。
然而，它们价格低廉，易于安装和维护，并且能够在经过良好校准后监测灌溉计划的土壤水分状况。
远程监测土壤表层土壤含水量的另一种有效方法配置文件是在微波范围（30厘米至1毫米）内工作的辐射计。
开发了由散射计和伽马射线辐射计组成的遥感系统确定三个深度间隔——0至5、0至30和5至30厘米——的土壤含水量。这在这项研究中，散射仪在P波段传输电磁脉冲，而伽马射线辐射计探测50-3000千电子伏范围内的辐射。
这些波长的辐射对表面粗糙度和植被的敏感性很低。土壤水的地面真相通过干湿土壤样品的重量测量获得含量，并通过原位时间领域反射计传感器。
直接表面粗糙度测量是用自动化激光系统。本研究报告了土壤含水量值由散射计和伽马射线辐射计显示出最佳相关系数，地面样本采集于0-5厘米的深度，沙土、砂壤土和壤土的相关系数在0.9以上土壤。
近年来一种大规模估算地表和近地表土壤水分的新方法是宇宙射线土壤水分观测系统。这种固定探测器，当位于在地面以上（大约1.5 m），测量土壤表面以上的宇宙射线中子，该水平的快中子强度与土壤含水量成反比到几厘米的深度。
参考文献：
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