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目前，国内外有很多种土壤水分测定方法，进而有不同的土壤水分传感器。比如：时域反射法（TDR），石膏法，红外遥感法，频域反射法/频域法（FDR/FD法），滴定法，电容法，电阻法，微波法，中子法，Karl Fischer法，Y射线法和核磁共振法等。下面我们介绍一下每种传感器的工作原理。
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一、TDR法水分传感器：
TDR法是上世纪80年代发展起来的一种土壤水分测定方法，中文为时域反射仪。TDR是一个类似于雷达系统的系统，有较强的独立性，其结果与土壤类型、密度、温度基本无关。而且还有很重要的一点就是，TDR能在结冰下测定土壤水分，这是其他方法无法比拟的。另外，TDR能同时监测土壤水盐含量，且前后两次测量的结果几乎没有差别。这种测定方法的度可见一斑。
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二、FDR和FD法水分传感器：
因为TDR法设备昂贵，在80年代后期，AquaSPY，Sentek.Delta-T，Decagon开始用比TDR更为简单的方法来测量土壤的介电常数。
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三、电阻法水分传感器：
电阻法利用石膏、尼龙、玻璃纤维等的电阻和它们的含水量有关。当把这些中间物加上电极放置在潮湿的土壤中，然后一段时间后，这些东西的含水量达到平衡。由于电阻和含水量间的关系，我们先前标定电阻和百分数间一定的对应关系，然后就可以通过这些组件，得到1~15大气压吸力范围内的水分读数。
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四、中子散射（neutron scattering）法水分传感器：
中子法适合测定野外土壤水分。它根据氢在急剧减低快中子的速度并把它们散射开的原则，现在市面上已经有测定土壤水分的中子水分计。中子水分计有很多方面的优点，但是对有机质土壤有相当的限制，而且它不适宜测定0-375px的土壤水分含量。
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五、Y射线法水分传感器：
与中子仪类似，射线透射法利用放射源137Cs放射出个线，用探头接收个射线透过土体后的能量，与土壤水分含量换算得到。
