土壤湿度传感器
土壤湿度传感器
土壤湿度传感器土壤湿度传感器又名：土壤水分传感器、土壤墒情传感器、土壤含水量传感器。
重要用来测量土壤容积含水量，做土壤墒情监测及农业浇灌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、依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、快速精准、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点。
是一种值得推举的土壤水分测定仪器。
FDR型的技术参数、应用及特点目录应用领域功能及特点技术参数应用领域随着现在国家都农业的重视，土壤温湿度也将进一步被采纳来为农业服务，当然现在的土壤温湿度传感器价格是很昂贵的，一般都需要上千甚至是上万的价格，所以只有比较大的农场才会使用的，随着传感器技术的进一步进展已经新型材料的发，土壤温湿度传感器的价格下降指日可待，这也必定促使温湿度传感器走向小的个体户。
土壤温湿度将利用自身优良的性能来为农业生产服务。
功能及特点本传感器体积小巧化设计，携带便利，安装、操作及维护简单。
结构设计合理，不绣钢探针保证使用寿命。
外部以环氧树脂纯胶体封装，密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蚀。
土质影响较小，应用地区广泛。
测量精度高，性能牢靠，确保正常工作。
响应速度快，数据传输效率高。
适用范围广泛应用于节水农业浇灌、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培育、科学试验等场领域。
技术参数测量参数：土壤容积含水率单位：%（m3/m3）量程：0～100%探针长度：5.3cm探针直径：3mm土壤温度水分检测土壤温度水分检测探针材料：不锈钢密封材料：环氧树脂测量精度：±3%工作温度范围：—40℃～80℃工作电压：5～12V或12—24V工作电流：21～26mA，典型值21mA输出信号：4—20mA或485信号测量稳定时间：2秒响应时间：1秒测量区域：以中央探针为中心，围绕中央探针的直径为7cm、高为7cm的圆柱体电缆长度：2米（标配）。
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。
土壤湿度传感器原理
土壤湿度传感器原理
土壤湿度传感器通过测量土壤中的水分含量来判断土壤的湿度情况。
其原理主要基于电导率或电容率的测量。
以下是具体的原理解释：
1. 电导率原理：土壤中的水分含量与电导率呈正相关关系。
当土壤湿度增加时，土壤中的电解质浓度也随之增加，从而增加了土壤的电导率。
土壤湿度传感器就是利用这种原理，通过测量土壤的电导率来间接反映土壤的湿度情况。
传感器的电极通常是在土壤中插入的两个金属导电物，当通过它们之间施加一个小电压时，电流就会流过，并且电流的大小与土壤的电导率有关。
一个高湿度的土壤会导致较高的电流流过电极，而一个干燥的土壤会导致较低的电流流过电极。
因此，通过测量通过电极的电流，可以确定土壤的湿度情况。
2. 电容率原理：土壤中的含水量与土壤的电容率呈正相关关系。
电容率是指土壤中电荷储存的能力，因此可以用来间接测量土壤的湿度。
在电容式土壤湿度传感器中，传感器的电极由两个平板电容器组成，当这两个电极插入土壤中时，在它们之间形成了一个电容器。
当土壤湿度增加时，土壤中的水分会改变电容器之间的介电常数，从而改变了电容器的电容值。
通过测量电容器的电容值的变化，可以确定土壤的湿度情况。
综上所述，土壤湿度传感器的原理主要基于电导率或电容率的
测量，通过测量土壤的电导率或电容值，可以确定土壤的湿度情况。
土壤湿度传感器的原理
土壤湿度传感器的原理土壤湿度传感器是一种用于测量土壤中水分含量的设备，它能够帮助农民和园艺爱好者更好地管理植物的灌溉和养护。
那么，土壤湿度传感器的原理是什么呢？接下来，我们将深入探讨这一问题。
首先，我们需要了解土壤湿度传感器的工作原理。
土壤湿度传感器通常利用电容、电阻或电导率来测量土壤中的水分含量。
其中，电容式土壤湿度传感器通过测量土壤中的介电常数来确定土壤的湿度。
当土壤含水量增加时，土壤的介电常数也会增加，从而改变传感器的电容值。
而电阻式土壤湿度传感器则是通过测量土壤中的电阻值来确定土壤的湿度，当土壤含水量增加时，土壤的电阻值会减小。
电导率式土壤湿度传感器则是通过测量土壤中的电导率来确定土壤的湿度，当土壤含水量增加时，土壤的电导率也会增加。
其次，我们需要了解土壤湿度传感器的使用方法。
在使用土壤湿度传感器时，首先需要将传感器插入土壤中，然后将传感器连接到相应的数据采集设备上。
通过数据采集设备，我们可以实时监测土壤中的水分含量，并根据监测结果来调整植物的灌溉量和频率，以达到最佳的生长条件。
此外，我们还需要了解土壤湿度传感器的优缺点。
土壤湿度传感器的优点在于可以实时监测土壤中的水分含量，帮助农民和园艺爱好者更好地管理植物的灌溉和养护。
而缺点则在于传感器本身的价格较高，且在使用过程中需要经常校准和维护。
综上所述，土壤湿度传感器的原理是通过测量土壤中的电容、电阻或电导率来确定土壤的湿度，然后通过数据采集设备实时监测土壤中的水分含量，帮助农民和园艺爱好者更好地管理植物的灌溉和养护。
尽管土壤湿度传感器有一定的优缺点，但其在农业和园艺生产中的应用前景仍然十分广阔。
传感器在农业中有哪些应用？
传感器在农业中有哪些应用？一、土壤湿度传感器的应用1. 精确测量土壤湿度：土壤湿度是植物生长的重要指标之一，传感器可以精确测量土壤湿度，及时调整灌溉量，提高农作物的产量和质量。
2. 智能节水灌溉系统：传感器通过监测土壤湿度，与自动灌溉系统相连，实现智能调控灌溉系统，节约用水，减少水资源浪费。
3. 预警系统：当土壤湿度超出合理范围时，传感器可以发出警报，提醒农民及时采取措施，保护农作物。
二、气象传感器的应用1. 气象监测与预测：气象传感器可以测量气温、湿度、光照等气象要素，通过数据分析和预测模型，帮助农民了解气候变化，提前做出调整策略。
2. 病虫害防控：气象传感器可以监测气象条件，包括温度、湿度等因素，根据气象条件提供的数据，农民可以合理安排农药喷洒等防治措施。
3. 合理施肥：气象传感器可提供气温、湿度等数据，根据气象条件，农民可以精确掌握植物对肥料需求的变化情况，合理施肥，提高农作物的产量。
三、光照传感器的应用1. 光合作用监测：光照传感器可以监测光照强度和光周期，帮助农民控制植物的光合作用，提高植物的光能利用效率。
2. 植物生长调控：光照传感器可以监测光照的变化，根据光照条件调整植物生长环境，促进植物的健康生长。
3. 室内种植系统：光照传感器在室内种植系统中起到重要作用，可以根据不同植物的需求，实现精确控制光照参数，提高室内植物的生长效果。
四、气体传感器的应用1. 有害气体检测：气体传感器可以监测有害气体浓度，如二氧化碳、甲烷等，在农业生产过程中，及时发现有害气体泄露，保障生产安全。
2. 可燃气体检测：气体传感器可以监测可燃气体的浓度，如乙烯、丙烯等，及时发现燃气泄漏，提前采取措施，预防火灾事故。
3. 微气候监测：气体传感器可以监测气体成分，帮助农民了解微气候变化，掌握农作物生长环境，提高农作物的产量和质量。
五、无人机与传感器的结合应用1. 作物遥感监测：无人机配合传感器可以进行高空遥感监测，收集大面积农田的数据，分析农作物的生长状况，为农民提供决策参考。
土壤湿度传感器收获体会
土壤湿度传感器收获体会你知道吗？咱这次摆弄那土壤湿度传感器啊，可真是有一番特别的收获，现在我就跟你唠唠这里头的事儿。
那天啊，天气还不错，阳光不那么刺眼，风也轻轻地吹着。
我和几个好哥们儿一块儿，准备好好研究研究这个土壤湿度传感器。
我们找了块儿小空地，那地儿的土看着还挺松软的，就是不知道湿度到底咋样。
我手里拿着那个传感器，心里还挺好奇的，这玩意儿到底咋就能知道土壤的湿度呢？我小心翼翼地把传感器插进土里，就跟给大地做个小“体检”似的。
旁边的老王就打趣我说：“你看你那认真劲儿，好像这土里藏着啥宝贝似的。
”我白了他一眼，说：“你懂啥呀，这可是科学探索，一会儿有了新发现，可别羡慕我。
”插好之后，那传感器上的小显示屏就开始显示数字啦。
我盯着那数字，眉头皱得紧紧的，心里琢磨着：这数字到底代表啥意思啊？这时候，老张凑过来瞅了一眼，笑着说：“看你那迷茫的样子。
这数字啊，就是告诉咱这土是干是湿呗，数字大说明湿度大，数字小就说明土比较干。
”我一听，恍然大悟，拍拍脑袋说：“我咋就没想到呢，还是老张懂行啊。
”我们就开始各种折腾，一会儿往土里浇点水，再看看数字的变化；一会儿又把传感器往深一点儿的地方插插，看看不同深度的土壤湿度有没有区别。
这一捣鼓啊，还真发现了不少有趣的事儿。
比如说，刚浇完水的时候，那数字蹭蹭往上涨，就跟坐火箭似的。
老李就开玩笑说：“这传感器反应还挺快啊，是不是也被这突如其来的水给吓了一跳啊？”大家听了都哈哈大笑起来。
后来啊，我们又把传感器拿到别的地方去测了测。
有一块地看着土挺硬的，我们都猜那湿度肯定小。
结果一测，还真是，那数字低得可怜。
这时候，大家你一言我一语地讨论起来。
小赵说：“看来这土壤的湿度和土的松软程度还真有关系啊。
”小王接着说：“那肯定啊，土硬的地方水分不容易存住呗。
”通过这次和哥们儿一起摆弄这土壤湿度传感器啊，我算是真正了解了它的厉害。
它就像一个小小的“土壤情报员”，能准确地告诉我们土壤的湿度情况。
土壤传感器原理
土壤传感器原理
土壤传感器是一种通过测量土壤中的物理和化学特性来获取土壤信息的装置。
其原理主要基于土壤的电导率、湿度和温度等参数的变化。
首先，土壤传感器利用电极将电流引入土壤中。
土壤的湿度和含盐量会影响土壤的电导率，因此电流在不同的土壤条件下会有不同的传导特性。
传感器通过测量电流的强度和电压的变化，就可以得到土壤的电导率信息。
其次，土壤的湿度对植物的生长和发育起着重要的作用。
传感器中的一个湿度传感器可以通过测量土壤中的电导率和电容变化来监测土壤的湿度。
当土壤湿度增加时，土壤中的电导率会增加，电容也会发生变化。
通过测量电导率和电容的变化，就可以准确地测量土壤的湿度。
最后，传感器中的温度传感器可以测量土壤的温度信息。
土壤温度对植物的生长和发育也有很大的影响。
传感器中的温度传感器可以通过测量土壤的热导率和热容来准确地测量土壤的温度。
综上所述，土壤传感器主要通过测量土壤的电导率、湿度和温度等参数来获取土壤信息。
这些信息可以帮助农民或园艺工作者更好地了解土壤的状况，并根据这些信息来调整土壤的管理和施肥等措施，从而提高植物的生长和产量。
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。
38. 如何利用传感器实现精准灌溉？
38. 如何利用传感器实现精准灌溉？38、如何利用传感器实现精准灌溉？在农业生产中，水资源的合理利用至关重要。
精准灌溉作为一种高效的水资源管理方式，能够在满足作物生长需求的同时，最大程度地减少水资源的浪费。
而传感器在实现精准灌溉中发挥着关键作用。
传感器是一种能够感知和测量物理量、化学量或生物量，并将其转化为电信号或其他可测量形式的装置。
在精准灌溉中，常用的传感器包括土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等。
土壤湿度传感器是精准灌溉系统中的核心部件之一。
它通过测量土壤中的水分含量，为灌溉决策提供直接依据。
这些传感器通常采用电容、电阻或时域反射等技术原理。
电容式土壤湿度传感器利用土壤介电常数与水分含量的关系来测量湿度；电阻式传感器则根据土壤电阻的变化来反映水分含量；时域反射技术则通过测量电磁波在土壤中的传播速度来推算湿度。
温度传感器对于精准灌溉也具有重要意义。
不同的温度条件下，作物的蒸腾作用和水分需求会有所不同。
通过监测土壤或空气温度，灌溉系统可以相应地调整灌溉量和灌溉时间。
例如，在高温天气下，作物蒸腾作用增强，需要增加灌溉量以补充水分的散失。
光照传感器能够感知光照强度的变化。
充足的光照会促使作物进行更多的光合作用，但同时也会增加水分的消耗。
根据光照强度的信息，灌溉系统可以优化灌溉策略，确保作物在适宜的水分条件下生长。
为了实现精准灌溉，传感器的安装位置和密度也需要精心规划。
对于土壤湿度传感器，应将其安装在作物根系分布的主要区域，以准确反映作物对水分的实际需求。
安装密度则取决于农田的大小、地形和作物类型等因素。
在较大面积的农田中，可能需要安装多个传感器，以获取更全面和准确的土壤湿度信息。
传感器采集到的数据需要经过有效的传输和处理。
常见的数据传输方式包括有线传输和无线传输。
有线传输稳定可靠，但安装和维护成本较高；无线传输则具有安装灵活、成本相对较低的优点，但可能会受到信号干扰等因素的影响。
数据处理通常涉及到数据的分析、整合和决策制定。
土壤湿度传感器的原理
土壤湿度传感器的原理土壤湿度传感器是一种用于检测土壤湿度的设备，它能够帮助农民和园艺爱好者监测土壤中的水分含量，从而更好地管理植物的生长环境。
在这篇文档中，我们将会详细介绍土壤湿度传感器的原理，以及它是如何工作的。
土壤湿度传感器的原理基于土壤的电导率。
当土壤含有水分时，土壤中的盐和矿物质会溶解在水中，形成电解质溶液。
这些电解质溶液会导致土壤的电导率增加，因此可以通过测量土壤的电导率来间接地确定土壤的湿度。
传统的土壤湿度传感器通常采用两个电极来测量土壤的电导率。
这两个电极被插入土壤中，其中一个充当了电流的源，另一个则用于测量电压。
当电流通过土壤时，土壤中的电解质会导致电流的传导，从而形成一个电压信号。
通过测量这个电压信号的大小，我们就可以得知土壤的电导率，进而推算出土壤的湿度。
随着科技的发展，现代的土壤湿度传感器采用了更先进的技术，例如电容式传感器和频域传感器。
电容式传感器利用土壤中水分对电容器的影响来测量土壤湿度，而频域传感器则通过发送高频信号并测量信号的回波来确定土壤的湿度。
无论是传统的还是现代的土壤湿度传感器，它们的原理都是基于土壤的电导率。
通过测量土壤中电解质溶液的导电性，我们可以间接地得知土壤的湿度情况。
这种原理简单而有效，使得土壤湿度传感器成为了现代农业和园艺中不可或缺的工具。
总之，土壤湿度传感器的原理是基于土壤中的电导率，通过测量土壤中电解质溶液的导电性来间接地确定土壤的湿度。
无论是传统的还是现代的传感器，它们都利用了这一原理来帮助农民和园艺爱好者更好地管理植物的生长环境。
希望这篇文档能够帮助您更好地理解土壤湿度传感器的工作原理。
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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，确定较大围地表的土壤湿度。
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。
又如多孔瓷湿敏电阻，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 RZ 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。