土壤湿度传感器（土壤湿度传感器原理）

1、土壤湿度传感器基本资料

又名：土壤水分传感器、土壤墒情传感器

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

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。

FDR型的技术参数、应用及特点

土壤湿度传感器（土壤湿度传感器原理）

2、土壤湿度传感器技术参数

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

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℃～85℃

工作电压：5～12V

工作电流：21～26mA，典型值21mA

测量主频：100Mhz

输出信号：0～1.875VDC

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：1.5米(标配)

3、土壤湿度传感器功能特点

本传感器体积小巧化设计，携带方便，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，性能可靠，确保正常工作。

响应速度快，数据传输效率高。

4、土壤湿度传感器适用范围

广泛应用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验等场领域。

5、土壤湿度传感器工作原理

土壤湿度传感器由湿度检测电路和声报警电路等部分组成。RP1为湿度下限预置点，RP2为湿度上限预置点。当土壤中的湿度处在预置的上下限湿度之间时，由于探头a、h间的土壤电阻值在规定范围内，c点的电位低于RPI的滑动端电位(比较器同相输入端)，故比较器I输出高电平，red不发光；RP2的滑动端电位低于c点电位，则比较器II输出高电平，green也不发光。若土壤的湿度达到或超过RP2设定的上限湿度时，ab探头间电阻变小，从而探头分压减小，比较器II的同相输入端电位(c点电位)低于比较器反相端电位(RP2滑动端电位)，则比较器II翻转输出低电平，green发光，同时SS8550II导通蜂鸣器发声，表示土壤湿度过大。若土壤干燥达到或超过RP1设定的下限湿度时，a、b探头间电阻增大，从而探头分压增大高于比较器I同相端电压(RP1滑动端电位)，比较器I输出低电平，red发光，同时SS8550I导通蜂鸣器发声，表示土壤湿度过小。蜂呜器设计是便于用户设置报警点，当设置完毕可将电键SP断开，由下位机统一报错。传感器探头a、b是由长160mm、直径为5mm的两根不锈钢棒制成，相间55mm。

土壤探头现场调试过程为：①将RP1的滑动触点调至上端，RP2的滑动触点调至下端，使red，green都熄灭；②进行土壤湿度调试，取两盆适合温室育苗的土样，一盆为上限湿度(即适合温室育苗的大土壤湿度)，一盆为下限湿度(即适合温室育苗的低土壤湿度)。把探头插入上极限土壤中，调节RP2，使green刚好点亮，蜂鸣器刚好发声为止；再把探头插入下极限土壤中，调节RP1，使red刚好点亮，蜂鸣器刚好发声为止；③将土壤湿度探测器的报警输出端ALARM1，ALARM2分别与下位机的P1口相连，下位机上电复位时P1口为高电平，当土壤湿度过高或过低时土壤湿度探测器ALARM1或ALARM2端输出低电平，下位机定时扫描P1口的电平状态，并赋值相应状态字，进入子处理程序。对于应用此种方法制作的传感器其测量阻值用普通的万用表是无法测量的，只能用惠斯通电桥测电阻的方法测量。另外在实际电路中可将报警部分去掉，只需观察灯的亮灭即可。探针的引出线需要用屏蔽线。

应用土壤湿度传感器的硬件控制电路，埋在作物根部的土壤水分传感器监测根部土壤的水分，该传感器经检测电路将“湿度过高”和“湿度过低”信号经编码器传至主控制器，由主控制器决定控制状态。“湿度过高”则停止灌溉；“湿度过低”则通过光电隔离、继电器控制接在水源的电磁阀。当空气湿度较大时由空气湿度传感器经A／D转换反映到主控制器可暂缓灌溉。当前系统状态可由显示电路显示出来，该系统也可由键盘手动设定灌溉时间。该系统还具有故障报警功能。主控制器通过通讯接口与上位机通讯，可以实时监测系统运行状况或对历史数据进行分析。