fdr精密土壤湿度传感器的测量原理是啥？

fdr精密土壤湿度传感器的测量原理是啥？

土壤湿度传感器
又名:土壤水分传感器、土壤墒情传感器、土壤含水量传感器。
主要用来测量土壤容积含水量，做土壤墒情监测及农业灌溉和林业防护
目前常用到的土壤湿度传感器有FDR型和TDR型，即频域型和时域型。
目前比较流行的是FDR型，常用型号HA2001.
FDR(FrequencyDomainReflectometry)频域反射仪是一种用于测量土壤水分的仪器，它利用电磁脉冲原理、根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数(ε)，从而得到土壤容积含水量(θv)，FDR具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点。是一种值得推荐的土壤水分测定仪器。
FDR型的技术参数、应用及特点

湿敏元件是最简单的湿度传感器.湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类.
湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻率和电阻值都发生变化,利用这一特性即可测量湿度.
湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等.当环境湿度发生改变时,湿敏电容的介电常数发生变化,使其电容量也发生变化,其电容变化量与相对湿度成正比.
电子式湿敏传感器的准确度可达2-3%RH,这比干湿球测湿精度高.
湿敏元件的线性度及抗污染性差,在检测环境湿度时,湿敏元件要长期暴露在待测环境中,很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性.这方面没有干湿球测湿方法好.

FDR测量土壤含水量的原理：FDR的探针主要由一对电极组成一个电容，其间的土壤充当电介质，电容和振荡器组成一个调谐电路。FDR用100MHz正弦曲线信号，通过特殊设计的传输线传到FDR探头，FDR探头的阻抗依赖于土壤介质的介电常数。振幅最大时，FDR使用扫频频率来检测共振频率，土壤含水量不同，发生共振的频率不同。FDR的传输线设计为最大电压即它的起始电压Vo＝α(1－ρ)其中α为振荡器输出的电压振幅，ρ为反射系数。接合处的最大电压Vj＝α(1+ρ)。因此，振幅的差额为：Vj－Vo＝2αρ。测量这种振幅就会得到探测器的相对阻抗，若ZL代表传输线的阻抗，ZM代表插入到基质中的探测器的阻抗，那么反射系数ρ＝(ZM-ZL)/(ZM+ZL)。同轴传输线的阻抗决定于它的物理尺寸和绝缘材料的介电常数。

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