土壤湿度传感器有哪里种类，该如何正常使用？

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。

电阻传感器的工作原理是通过在两个电极之间产生电压差来测量土壤含水量百分比，允许少量电流在电极之间流动并通过计算得到电阻值或电导率值。由于水是一种非常差的导体，因此将电流从一个电极传输到另一个电极的是水中的离子。理论上，这个想法是好的，因为随着土壤中含水量的增加，阻力会下降是有道理的。然而在实践中，存在与这种方法背后的假设相关的挑战。原因是，如果土壤中的离子数量不是恒定的，或者我们在不同的土壤中使用传感器，精度就变得非常不可靠。因为即使当水没有变，随着孔隙水中离子数量的变化，电流流动的能力也会改变。

所以电阻传感器价格低廉，对含水量的变化能做出一定的反应，适合DIY或家庭园艺、科学展览项目中。但如果是用于追求精度的科学研究中，是根本无法满足含水量的测量精度要求的。

电容传感器使用土壤作为电容器元件，并使用土壤电荷存储能力来校准含水量。电容传感器的优点是可以连续读取数据，功耗低，性价比高，通过特定土壤标定后，精度高，可达到2%~3%。电容传感器的缺点是在高盐度下精度差。电容型土壤湿度传感器的敏感元件为湿敏电容，主要材料一般为金属氧化物、高分子聚合物。这些材料对水分子有较强的吸附能力，吸附水分的多少随环境湿度的变化而变化。由于水分子有较大的电偶极矩，吸水后材料的电容率发生变化，电容器的电容值也就发生变化。把电容值的变化转变为电信号，就可以对湿度进行监测。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，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，利用这一特性即可测量湿度。常用的电容型土壤湿度传感器的感湿介质主要有：多孔硅、聚酞亚胺，此外还有聚砜(PSF)、聚苯乙烯(PS)、PMMA(线性、交联、等离子聚合)。

TDR传感器的测量原理是测量电能反射波沿传输线上传播时间。行程时间与土壤的电荷储存能力体积含水量有关，而且，TDR在信号中包含一系列频率(不仅仅是单个频率)，这有助于减少土壤盐分造成的误差。TDR传感器的优点是可以连续读取数据，对盐度不敏感，通过特定土壤标定后，精度高，可达到2%~3%。TDR传感器的缺点是使用比电容传感器复杂，成本高，功耗高。

FDR是指频域反射，它利用电磁脉冲的原理。根据在介质中传播的电磁波的频率测量土壤的表观介电常数(ε)，从而获得土壤体积含水量(θv)。FDR通过发送特定频带的扫频测试信号，在导体阻抗不匹配处会产生较强的和发射信号同样频率但不同时段的反射信号，通过傅立叶转换方式分析这些信号，并且通过量测反射信号峰值的频率换算出到线路障碍点的距离。

频域反射法(FDR)利用电磁脉冲原理，根据电磁波在土壤中传播频率来测试土壤的表观介电常数，来得到土壤容积含水量FDR 的探头主要由一对电极组成一个电容，其间的土壤充当电介质，电容与振荡器组成一个调谐电路。传感器电容量与两级间被测介质的介电常数成正比关系。当土壤中的水分增加时，其介电常数相应增大，测量电容值也随之上升，导致测量频率也会发生变化，由此测得土壤的含水量。土壤湿度传感器采用的就是FDR原理，产品密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蚀。测量精度高，性能可靠，确保正常工作，响应速度快，数据传输效率高。