土壤湿度传感器要点
土壤湿度传感器原理
土壤湿度传感器原理
土壤湿度传感器是一种用于测量土壤湿度的设备，它可以帮助农民和园艺爱好者监测土壤湿度，从而更好地管理灌溉和植物生长。
传感器的原理是基于土壤电导率的变化来测量土壤湿度，下面我们来详细介绍一下土壤湿度传感器的原理。
首先，土壤湿度传感器通常由两个电极组成，这两个电极被插入到土壤中。
当土壤中含有水分时，土壤的电导率会增加，因为水分中的离子会导电。
因此，当土壤湿度增加时，土壤的电导率也会增加。
传感器利用这一原理来测量土壤湿度。
其次，传感器通过测量土壤的电导率来确定土壤的湿度。
传感器会向土壤中施加一个小电流，并测量通过土壤的电流。
通过测量电流的大小，传感器可以计算出土壤的电导率，从而推算出土壤的湿度。
另外，传感器还可以通过测量土壤的介电常数来确定土壤的湿度。
土壤的介电常数是指土壤对电场的响应能力，它与土壤中的水分含量有关。
传感器可以通过测量土壤对电场的响应来确定土壤的介电常数，从而推算出土壤的湿度。
最后，传感器还可以利用土壤中的电容变化来确定土壤的湿度。
当土壤中的水分含量增加时，土壤的电容会增加。
传感器可以通过测量土壤的电容来确定土壤的湿度。
总的来说，土壤湿度传感器的原理是基于土壤的电导率、介电常数和电容的变化来测量土壤湿度。
通过这些原理，传感器可以准确地测量土壤的湿度，帮助农民和园艺爱好者更好地管理灌溉和植物生长。
希望本文能够帮助大家更好地理解土壤湿度传感器的工作原理。
土壤信息传感内容及技术
土壤信息传感内容及技术一、土壤信息传感内容土壤信息传感包括土壤水分、电导率、氮、磷、钾含量等影响作物健康生长的土壤参数信息的获取。
1.土壤水分土壤水分又称土壤湿度，是保持在土壤孔隙中的水分，主要来源是降水和灌溉水，此外还有近地面水气的凝结、地下水位上升及土壤矿物质中的水分。
土壤含水量直接影响着作物生长，小气候以及土壤的机械性能。
在农业、水利、气象研究等许多方面，土壤水分含量是一个重要参数。
农业生产中土壤含水量的准确测定对于水资源的有效管理、灌溉措施、作物生长、旱地农业节水、产量预测以及化学物质监测等方面非常重要，也是精准农业极为关键的重要参数。
土壤水分传感技术的研究与发展直接关系到精细农业变量灌溉技术的优劣。
常用土壤水分检测技术包括烘干法、介电法、电阻法、电容法、射线法、中子法、张力计法等。
由于便于测量，介电法是目前农业物联网中常用的土壤水分检测方法。
2.电导率电导率是指一种物质传送（传导）电流的能力，土壤电导率与土壤颗粒大小和结构有很强的相关性，同时土壤电导率与土壤有机物含量、黏土层深度水分保持能力/水分泄漏能力有密切关系。
常用的土壤电导率检测技术包括传统理化分析方法、电磁法测量、电极电导法测量、时域反射等方法，其中电磁法测量、电极电导法测量、时域反射等方法由于能直接将电导率转化为电信号，特别适合农业物联网土壤电导率信息传感。
土壤养分测试的主要对象是氮（N）、磷（P）和钾（K），这三种元素是作物生长的必需营养元素。
氮是植物体中许多重要化合物（如蛋白质、氨基酸和叶绿素等）的重要成分，磷是植物体内许多重要化合物（如核酸核蛋白、磷脂、植素和腺三磷等）的成分，钾是许多植物新陈代谢过程所需酶的活化剂。
土壤养分检测目前多采用实验室化学分析方法。
二、土壤信息传感技术目前基于电磁、光学、机械、声学、空气动力学、电化学等诸多方法的传感器在含水量、电导率、耕作阻力、有机质含量、离子成分等土壤参数的测量中得到了大量研究应用。
土壤湿度传感器的原理及参数
土壤湿度传感器的原理及参数
土壤湿度传感器的原理是利用电极与土壤之间的电阻变化来测量土壤的湿度。
传感器根据土壤的导电性和含水量的变化来输出一个电阻值，然后将这个电阻值转换成一个电压值或数字信号，进而测量土壤湿度。
传感器的参数包括：
1. 灵敏度：传感器对土壤湿度变化的响应度就是传感器的灵敏度。
一般来说，传感器的灵敏度越高，测量精度就越高，但是也可能会因为过于敏感而产生误差。
2. 测量范围：传感器所能测量土壤湿度的范围，一般是以百分比表示。
不同类型的土壤湿度传感器的测量范围不同，用户需要根据实际需求进行选择。
3. 稳定性：传感器的稳定性指传感器在使用过程中，输出结果是否会出现不稳定、不准确的情况。
稳定性越高，传感器的使用寿命也会更长，测量精度也更高。
4. 反应时间：传感器对土壤湿度变化的响应时间越快，数据更新的频率也越高，能够提高数据的实时性和准确性。
5. 输出方式：传感器可以采用模拟信号输出或数字信号输出两种方式，用户需要根据实际需求和设备的接口要求进行选择。
土壤湿度传感器的相关使用
土壤湿度传感器的相关使用随着科技的不断发展，传感器技术已经得到了广泛应用，其中土壤湿度传感器是应用比较多的一种。
土壤湿度传感器的主要作用是检测土壤中的水分含量，以便于及时进行灌溉和管理。
本文将从以下几个方面，介绍土壤湿度传感器的相关使用。
一、土壤湿度传感器基本原理土壤湿度传感器的检测原理都是利用传感器材料的电学特性对土壤的电性进行测量，进而计算出土壤湿度。
常见的土壤湿度传感器有电容式、电阻式、频率式、热敏式和压电式等几种，不同类型的传感器检测原理和使用方法都有所差异。
二、土壤湿度传感器的应用范围土壤湿度传感器适用于在农业、园艺、花卉、林业等领域中用于土壤水分的测量和监测。
当前，随着人们对环境质量的重视和对农业生产效率的提升要求的不断提高，土壤湿度传感器不断得到广泛的应用。
三、土壤湿度传感器的使用方法土壤湿度传感器使用比较方便，以下是具体的使用方法：1.在使用前先确定土壤湿度传感器的安装方式，即放在浅层土壤或深层土壤中。
2.将土壤湿度传感器插入土壤中，直到浸泡在表面以下三分之二的深度。
3.连接土壤湿度传感器与数据采集器，将数据采集器与计算机相连，在计算机上启动相应的软件，即可开始监测土壤湿度。
4.在进行数据采集时，需要配置传感器参数，例如传感器型号、传感器工作电压、数据采样频率、传感器对应的数据通道等。
四、土壤湿度传感器的优点相比传统的测量土壤水分的方法（例如人工插水表、分析土样等方法），土壤湿度传感器具有以下优点：1.测量速度快，能够在短时间内实现对土壤湿度的检测。
2.测量精度高，能够精确地测量土壤中的水分含量。
3.使用灵活，适用于多种土壤类型和不同种类的作物，能够满足不同的测量需求。
五、土壤湿度传感器的注意事项在使用土壤湿度传感器时，需要注意以下几个事项：1.安装时，要将传感器插入土壤的恰当深度，以减少传感器与外界环境的干扰。
2.传感器采集的数据需要校准，以确保数据的准确性。
3.传感器的保养是工作正常的关键，一旦发现传感器损坏或工作异常，应及时维修或替换。
农业物联网中的土壤湿度监测技术使用方法
农业物联网中的土壤湿度监测技术使用方法随着农业发展的需求和科技的进步，农业物联网的应用逐渐成为农业生产的重要组成部分。
在农业物联网中，土壤湿度监测技术是一个关键的环节，它可以帮助农民更好地管理土壤湿度，提高农作物的产量和质量。
本文将介绍农业物联网中土壤湿度监测技术的使用方法。
一、传感器的选择与安装在农业物联网中，选择适合的土壤湿度传感器是至关重要的。
常见的土壤湿度传感器有电容型传感器、阻抗型传感器和电阻式传感器等。
根据不同的农田环境和作物需求，选择合适的传感器类型。
在选购传感器时，可参考传感器的测量范围、精度、稳定性和耐用度等参数进行比较，并选择具有可靠性和稳定性的产品。
安装传感器时，应根据农田的实际情况进行布置。
传感器应安装在作物根系附近的适当深度的土壤中，以确保传感器可以准确地监测土壤湿度。
在安装过程中，要注意避开石头和其他障碍物，避免对传感器的精确度和可靠性产生负面影响。
二、数据采集与传输农业物联网中的土壤湿度监测技术需要通过数据采集和传输来实现实时监测和远程控制。
传感器可以通过有线或无线网络连接到数据采集器或控制器，将收集到的数据传输到云服务器或农田控制中心。
数据采集器的选择应根据农田的网络环境和数据传输的要求进行。
有线数据采集器适用于网络环境稳定和集中化控制的农田，而无线数据采集器则适用于网络环境不稳定或分散化控制的农田。
在选择数据采集器时，还需考虑其稳定性、数据存储容量和数据传输速度等因素。
数据的传输可以通过无线通信技术实现，如Wi-Fi、蜂窝网络、LoRaWAN等。
选择合适的数据传输技术应根据农田的位置、数据传输距离和传输速度要求等因素进行。
同时，要确保数据传输过程中的安全性和稳定性，防止数据泄露或传输中断。
三、数据分析与决策支持农业物联网中土壤湿度监测技术不仅可以实现数据的实时采集和传输，还可以通过数据分析和决策支持系统提供农田的可视化监测和决策支持。
通过对采集到的土壤湿度数据进行分析，可以得出农田的湿度变化趋势、湿度分布和湿度异常情况等信息。
智能农业系统中的传感器技术使用方法总结
智能农业系统中的传感器技术使用方法总结传感器技术是智能农业系统中关键的组成部分，它能够收集并监测农业环境中的数据，为农业生产提供重要的支持和决策依据。
本文将总结智能农业系统中常见的传感器技术使用方法，以帮助农民充分利用传感器技术提高农业生产效益。
一、土壤传感器的使用方法1. 安装位置选择：土壤传感器的准确性与其安装位置密切相关。
应尽量选择农田中典型的土壤类型和生长发育状态良好的农作物进行安装，以确保数据的准确性。
2. 安装深度和角度：不同作物对土壤的要求不同，因此土壤传感器的安装深度和角度需要根据具体情况进行调整。
一般来说，浅根作物的传感器安装深度应为30-60cm，而深根作物可以选择60-90cm的深度。
3. 数据采集和分析：土壤传感器会实时监测土壤的湿度、温度和盐分等指标。
农民可以通过数据接收终端或手机App 对数据进行查看和分析，以了解土壤的健康状况，及时调整灌溉和施肥等措施。
4. 养护和维护：定期检查传感器的工作状态，保持传感器清洁并避免受损，及时更换电池以确保数据的连续性和准确性。
二、气象传感器的使用方法1. 安装位置选择：气象传感器应该安装在没有遮挡物的开阔地区，以保证准确的数据收集。
避免将传感器安装在树木附近或其他场地设施周围，以免影响数据采集结果。
2. 定时校准：气象传感器需要定时校准，以确保测量结果的准确性。
可以通过与本地气象站的数据对比，进行修正和校准。
3. 数据处理和分析：气象传感器提供气温、湿度、风速和降雨量等数据，农民可以通过数据接收终端或智能手机App对数据进行处理和分析，以判断农田生长环境的变化，并采取相应的措施。
4. 防雷措施：气象传感器安装在户外，需要特别注意防雷措施，如安装避雷器和接地装置，以保护传感器和其他设备的安全。
三、生物传感器的使用方法1. 安装位置选择：生物传感器可用于监测农作物的生长情况、病虫害发生和害虫密度等。
根据具体的目的，选择合适的位置进行安装，以获取准确的数据。
土壤水分传感器工作原理
土壤水分传感器工作原理
土壤水分传感器又称土壤湿度传感器，由不锈钢探针和防水探头构成，可长期埋设于土壤和堤坝内使用，对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量。
与数据采集器配合使用，可作为水分定点监测或移动测量的工具（即农田墒情检测仪）。
注：传感器一般采用PVC外壳加环氧树脂封装。
操作注意事项
①在进行测量之前应选择密度均匀的土壤作为被测对象；
②不要将传感器探针插入硬土块中，防止探针损坏；
③不可直接拽拉电缆将传感器移出土壤，用手握住环氧树脂外包装被测土壤；
④土壤水分传感器使用完毕后，用毛刷扫除探针上的土尘，并用柔软的布擦干探针，保护湿度探头干净，增加使用寿命
适用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验、地下输油、输气管道及其它管线的防腐监测等领域。
使用范围
适用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验、地下输油、输气管道及其它管线的防腐监测等领域。
土壤湿度传感器培训课件
数据应用
根据土壤湿度数据，指导灌溉、施肥等农业管理措施，提高作物产量和品质，同时节约水资源和肥料资源。
04
土壤湿度传感器维护与保养
定期检查
定期检查土壤湿度传 感器的外观，确保没 有明显的破损或变形 。
定期检查传感器的线 路连接，确保没有松 动或断路。
无线传输与远程监控
智能化与自动化
传感器集成更多的智能化功能，如自 动校准、自动报警等，降低人工干预 ，提高工作效率。
通过引入无线通信技术，实现对土壤 湿度数据的远程传输和实时监控，方 便用户随时随地了解土壤湿度情况。
应用领域拓展
01
02
03
精准农业
随着精准农业的发展，土 壤湿度传感器在农田灌溉 、作物生长监测等方面的 应用越来越广泛。
土壤湿度传感器培训课件
汇报人： 2023-12-28
目录
• 土壤湿度传感器概述 • 土壤湿度传感器应用 • 土壤湿度传感器使用方法 • 土壤湿度传感器维护与保养 • 土壤湿度传感器发展趋势与展
望
01
土壤湿度传感器概述
土壤湿度传感器定义
01
土壤湿度传感器是一种用于测量 土壤中水分含量的装置，通常由 传感器探头和数据处理单元组成 。
电导率型
通过测量土壤的电导率 来推算土壤湿度，适用
于砂质土壤和粘土。
频率传输型
通过测量土壤的介电常 数来推算土壤湿度，适
用于各种土壤类型。
电阻型
通过测量土壤的电阻来 推算土壤湿度，适用于
砂质土壤和粘土。
热传导型
通过测量土壤的热传导 率来推算土壤湿度，适
用于各种土壤类型。
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第十一章土壤湿度传感器11.1 土壤湿度及其表示11.1.1土壤湿度土壤湿度，即表示一定深度土层的土壤干湿度程度的物理量，又称土壤水分含量。
土壤湿度的高低受农田水分平衡各个分量的制约。
11.1.2土壤湿度传感器土壤湿度传感器又名土壤水分传感器，土壤含水量传感器。
土壤水分传感器由不锈钢探针和防水探头构成，可长期埋设于土壤和堤坝内使用，对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量。
与数据采集器配合使用，可作为水分定点监测或移动测量的工具测量土壤容积含水量，主要用于土壤墒情检测以及农业灌溉和林业防护。
11.1.3 土壤湿度表示方法土壤湿度，即土壤的实际含水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分数表示：土壤含水量=水分重/烘干土重×100％。
也可以相当于土壤含水量与田间持水量的百分比，或相对于饱和水量的百分比等相对含水量表示。
根据土壤的相对湿度可以知道，土壤含水的程度，还能保持多少水量，在灌溉上有参考价值。
土壤湿度大小影响田间气候，土壤通气性和养分分解，是土壤微生物活动和农作物生长发育的重要条件之一。
土壤湿度受大气、土质、植被等条件的影响。
在野外判断土壤湿度通常用手来鉴别，一般分为四级：（1）湿，用手挤压时水能从土壤中流出；（2）潮，放在手上留下湿的痕迹可搓成土球或条，但无水流出；（3）润，放在手上有凉润感觉，用手压稍留下印痕；（4）干，放在手上无凉快感觉，粘土成为硬块。
农业气象上土壤湿度常采用下列方法与单位表示：①重量百分数。
即土壤水的重量占其干土重的百分数(％)。
此法应用普遍，但土壤类型不同，相同的土壤湿度其土壤水分的有效性不同，不便于在不同土壤间进行比较。
②田间持水量百分数。
即土壤湿度占该类土壤田间持水量的百分数(％)。
利于在不同土壤间进行比较，但不能给出具体水量的概念。
③土壤水分贮存量。
指一定深度的土层中含水的绝对数量，通常以毫米为单位，便于与降水量、蒸发量比较。
土壤水分贮存量W（毫米）的计算公式为:W＝0.1·h·d·w。
式中h是土层厚度，d为土壤容重（克／厘米3）,0.1是单位换算系数，w为土壤湿度（重量百分数）。
④土壤水势或水分势是用能量表示的土壤水分含量。
其单位为大气压或焦／克。
为了方便使用，可取数值的普通对数，缩写符号为pF，称为土壤水的pF值。
11.1.4 土壤湿度测量方法土壤既是一种非均质的、多相的、分散的、颗粒化的多孔系统，又是一个由惰性固体、活性固体、溶质、气体以及水组成的多元复合系统，其物理特性非常复杂，并且空间变异性非常大，这就造成了土壤水分测量的难度。
土壤水分测量方法的深入研究，需要一系列与其相关的基础理论支持，尤其是土壤作为一种非均一性多孔吸水介质对其含水量测量方法的研究涉及到应用数学、土壤物理、介质物理、电磁场理论和微波技术等多种学科的并行交叉。
而要实现土壤水分的快速测量又要考虑到实时性要求，这更增加了其技术难度。
土壤的特性决定了在测量土壤含水量时，必须充分考虑到土壤容重、土壤质地、土壤结构、土壤化学组成、土壤含盐量等基本物理化学特性及变化规律。
①重量法。
取土样烘干，称量其干土重和含水重加以计算。
②电阻法。
使用电阻式土壤湿度测定仪测定。
根据土壤溶液的电导性与土壤水分含量的关系测定土壤湿度。
③负压计法。
使用负压计测定。
当未饱和土壤吸水力与器内的负压力平衡时，压力表所示的负压力即为土壤吸水力，再据以求算土壤含水量。
④中子法。
使用中子探测器加以测定。
中子源放出的快中子在土壤中的慢化能力与土壤含水量有关，借助事先标定，便可求出土壤含水量。
⑤遥感法。
通过对低空或卫星红外遥感图象的判读，确定较大范围内地表的土壤湿度。
11.2土壤湿度传感器概述11.2.1土壤湿度传感器分类经过半个多世纪的发展，土壤湿度传感器已经种类繁多、形式多样。
湿度的测量具有一定的复杂性，人们熟知的毛发湿度计、干湿球湿度计等已不能满足现代要求的实际需要。
因此，人们研制了各种土壤湿度传感器。
湿度传感器按照其测量的原理，一般可分为电容型、电阻型、离子敏型、光强型、声表面波型等。
1.电容型土壤湿度传感器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)。
为了获得良好的感湿性能，希望电容型土壤湿度传感器的两级越接近、作用面积和感湿介质的介电常数变化越大越好，所以通常采用三明治型结构的电容土壤湿度传感器。
它的优势在于可以使电容型土壤湿度传感器的两级较接近，从而提高电容型土壤湿度传感器的灵敏度。
图11.1为常见的电容型土壤湿度传感器的结构示意图。
交叉指状的铝条构成了电容器的两个电极，每个电极有若干铝条，每条铝条长400µm，宽8µm，铝条间有一定的间距。
铝条及铝条间的空隙都暴露在空气中，这使得空气充当电容器的电介质。
由于空气的介电常数随空气相对湿度的变化而变化，电容器的电容值随之变化，因而该电容器可用作湿度传感器。
多晶硅的作用是制造加热电阻，该电阻工作时可以利用热效应排除沾在湿度传感器表面的可挥发性物质。
上述电容型土壤湿度传感器的俯视图如图11.2所示。
图11.1 电容型土壤湿度传感器结构示意图图11.2 电容型土壤湿度传感器结俯视图电容型土壤湿度传感器在测量过程中，就相当于一个微小电容，对于电容的测量，主要涉及到两个参数，即电容值C和品质参数Q。
土壤湿度传感器并不是一个纯电容，它的等效形式如图11.3虚线部分所示，相当于一个电容和一个电阻的并联。
图11.3 电容型土壤湿度传感器Zc的等效形式及测量微分电路图2.电阻型土壤湿度传感器电阻型土壤湿度传感器的敏感元件为湿敏电阻，其主要的材料一般为电介质、半导体、多孔陶瓷等。
这些材料对水的吸附较强，吸附水分后电阻率／电导率会随湿度的变化而变化，这样湿度的变化可导致湿敏电阻阻值的变化，电阻值的变化就可以转化为需要的电信号。
例如，氯化锂的水溶液在基板上形成薄膜，随着空气中水蒸气含量的增减，薄膜吸湿脱湿，溶液中的盐的浓度减小、增大，电阻率随之增大、减小，两级间电阻也就增大、减小。
又如多孔陶瓷湿敏电阻，陶瓷本身是由许多小晶颗粒构成的，其中的气孔多与外界相通，通过毛孔可以吸附水分子，引起离子浓度的变化，从而导致两极间的电阻变化。
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发生变化，利用这一特性即可测量湿度。
电阻型土壤湿度传感器可分为两类：电子导电型和离子导电型。
电子导电型土壤湿度传感器也称为“浓缩型土壤湿度传感器”，它通过将导电体粉末分散于膨胀性吸湿高分子中制成湿敏膜。
随湿度变化，膜发生膨胀或收缩，从而使导电粉末间距变化，电阻随之改变。
但是这类传感器长期稳定性差，且难以实现规模化生产，所以应用较少。
离子导电型土壤湿度传感器，它是高分子湿敏膜吸湿后，在水分子作用下，离子相互作用减弱，迁移率增加，同时吸附的水分子电离使离子载体增多，膜电导随湿度增加而增加，由电导的变化可测知环境湿度，这类传感器应用较多。
在电阻型土壤湿度传感器中通过使用小尺寸传感器和高阻值的电阻薄膜，可以改善电流的静态损耗。
电阻型土壤湿度传感器结构模型示意图如图11.4所示。
会属层1作为连续的电极，它与另一个电极是隔开的。
活性物质被淀积在薄膜上，用来作为两个电极之间的连接，并且这个连接是通过感湿传感层的，湿敏薄膜则直接暴露在空气中，在金属层2上挖去一定的区域直到金属层1，用这些区域作为传感区。
金属层和金属层2只是作为电极，它们之问是没有直接接触的。
整个传感器是山许多这样的小单元组成的。
根据传感器所需的电阻值的不同，小单元的数目是可以调节的。
因为两个电极之问的连接只能在每个小单元中确定，所以整个传感器的构造可以看成是一系列的平行电阻。
图11.4 电阻型土壤湿度传感器结构示意图根据高分子薄膜电阻型湿度传感器的物理结构及高分子材料的感湿机理，可将电阻型湿敏元件的电路等效为一个电阻和电容并联或串联的模型，如图11.5所示。
图11.5 电阻型土壤湿度传感器简化电路和等效电路图实际上，图11.5中的两种等效方法是一致的，不同的是，采用右图可以直接得到传感器阻抗的实部和虚部，即传感器的电阻与电容分量，其等效转化如下： RC j R Z ω+=10220)2()1(1fC R R R π+= 2220)2()2()1(Cf fC R C ππ+= 20200)2(1R fC Z +=π 式中，R 0和C 0分别是湿度传感器等效成串联模型时的电阻分量和电容分量；Z 0是串联模型时的复阻抗； Z 0为复阻抗的模。
3.离子型土壤湿度传感器离子敏场效应晶体管(ISFET)属于半导体生物传感器，是上个世纪七十年代由P ．Bergeld 发明的。
ISFET 通过栅极上不同敏感薄膜材料直接与被测溶液中离子缓冲溶液接触，进而可以测出溶液中的离子浓度。
离子敏型土壤湿度传感器结构模型示意图如图11.6所示。
离子敏感器件由。
离子选择膜(敏感膜)和转换器两部分组成，敏感膜用以识别离子的种类和浓度，转换器则将敏感膜感知的信息转换为电信号。
离子敏场效应管在绝缘栅上制作一层敏感膜，不同的敏感膜所检测的离子种类也不同，从而具有离子选择性。
图11.6 离子型土壤湿度传感器结构示意图离子敏场效应管(ISFET)兼有电化学与MOSFET的双重特性，与传统的离子选择性电极(ISE)相比，ISFET具有体积小、灵敏、响应快、无标记、检测方便、容易集成化与批量生产的特点。
但是，离子敏场效应管(ISFET)与普通的MOSFET 相似，只是将MOSFET栅极的多晶硅层移去，用湿敏材料所代替。
当湿度发生变化时，栅极的两个金属电极之间的电势会发生变化，栅极上湿敏材料的介电常数的变化将会影响通过非导电物质的电荷流。
因此，ISFET在生命科学研究、生物医学工程、医疗保健、食品加工、环境检测等领域有广阔的应用前景。
11.2.2 三种土壤湿度传感器的分析比较通过对三种土壤湿度传感器的研究可知：电容型土壤湿度传感器是由交叉指状铝条构成电容器的电极，利用空气充当电容器的电介质，随空气相对湿度的变化其介电常数发生变化，电容器的电容值也将随之变化，所以该电容器可用作土壤湿度传感器；电阻型土壤湿度传感器是由通过感湿传感层的两个电极构成的许多小单元组成，利用小单元的数目改变，使电阻值发生变化，所以可用作土壤湿度传感器；离子敏型土壤湿度传感器由敏感膜和转换器两部分组成，利用敏感膜来识别离子的种类和浓度，转换器则将敏感膜感知的信息转换为电信号，因此也可作为土壤湿度传感器。