土壤溫濕度傳感器（又名土壤溫度水分傳感器），是一種為農(nóng)業(yè)服務(wù)的傳感器，是智慧農(nóng)業(yè)的產(chǎn)物，可測(cè)量土壤的溫度和濕度，適用于土壤墑情檢測(cè)、節(jié)水灌溉、溫室控制、精細(xì)農(nóng)業(yè)、道路檢測(cè)、水文氣象等場(chǎng)景。

土壤溫濕度傳感器由兩個(gè)傳感器組成，分別是土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器。

土壤溫度傳感器

土壤溫度傳感器的工作原理與普通的溫度傳感器的原理相似，采用熱敏電阻原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是與常規(guī)溫度傳感器相比，土壤溫度傳感器的耐用性更高。

土壤濕度傳感器

相對(duì)于土壤溫度傳感器而言，土壤濕度傳感器的種類會(huì)更多一些，根據(jù)其測(cè)量原理，一般分為電容型、電阻型、離子敏型等。

電容型土壤濕度傳感器

電容型土壤濕度傳感器的敏感元件為濕敏電容，主要材料一般為金屬氧化物、高分子聚合物。這些材料對(duì)水分子有較強(qiáng)的吸附能力，吸附水分的多少隨環(huán)境濕度的變化而變化。由于水分子有較大的電偶極矩，吸水后材料的電容率發(fā)生變化，電容器的電容值也就發(fā)生變化。把電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，就可以對(duì)濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比，利用這一特性即可測(cè)量濕度。常用的電容型土壤濕度傳感器的感濕介質(zhì)主要有：多孔硅、聚酞亞胺，此外還有聚砜（PSF）、聚苯乙烯（PS）、PMMA（線性、交聯(lián)、等離子聚合）。

電阻型土壤濕度傳感器

電阻型土壤濕度傳感器的敏感元件為濕敏電阻，其主要的材料一般為電介質(zhì)、半導(dǎo)體、多孔陶瓷等。這些材料對(duì)水的吸附較強(qiáng)，吸附水分后電阻率/電導(dǎo)率會(huì)隨濕度的變化而變化，這樣濕度的變化可導(dǎo)致濕敏電阻阻值的變化，電阻值的變化就可以轉(zhuǎn)化為需要的電信號(hào)。例如，氯化鋰的水溶液在基板上形成薄膜，隨著空氣中水蒸氣含量的增減，薄膜吸濕脫濕，溶液中的鹽的濃度減小、增大，電阻率隨之增大、減小，兩級(jí)間電阻也就增大、減小。又如多孔陶瓷濕敏電阻，陶瓷本身是由許多小晶顆粒構(gòu)成的，其中的氣孔多與外界相通，通過毛孔可以吸附水分子，引起離子濃度的變化，從而導(dǎo)致兩極間的電阻變化。

土壤溫濕度傳感器的溫度測(cè)量范圍大多在：-20℃-80℃，濕度測(cè)量范圍大多在：0-100%RH，溫度精準(zhǔn)大多在：0.5℃，濕度精度大多在：0-53%為±3% ,53%-100%為±5%，參數(shù)范圍根據(jù)所選配置不同而不同。成本在千元左右，配置不同價(jià)格不同。

測(cè)量方法

1. 速測(cè)方法

選定合適的測(cè)量地點(diǎn)，避開石塊，確保鋼針不會(huì)碰到堅(jiān)硬的物體，按照所需測(cè)量深度拋開表層土，保持下面土壤原有的松緊程度，緊握傳感器垂直插入土壤，插入時(shí)不可左右晃動(dòng),一個(gè)測(cè)點(diǎn)的小范圍內(nèi)建議多次測(cè)量求平均值。

2. 埋地測(cè)量法

垂直挖直徑>20cm 的坑，在既定的深度將傳感器鋼針?biāo)讲迦肟颖?，將坑填埋?yán)實(shí)，穩(wěn)定一段時(shí)間后，即可進(jìn)行連續(xù)數(shù)天，數(shù)月乃至更長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量和記錄。

使用注意事項(xiàng)

1.傳感器的鋼針完全插入被測(cè)土壤中，插入時(shí)不可以搖晃傳感器，以防影響傳感器探針；

2.傳感器平插使用可應(yīng)用于多層觀測(cè)，建立土壤墑情監(jiān)測(cè)站；

3.當(dāng)感覺土壤中有硬狀物時(shí)，請(qǐng)重新選擇被測(cè)點(diǎn)，以防損壞傳感器探針；

4.不要將探針接入過硬的土塊中，以免損壞探針；測(cè)量時(shí)，被測(cè)土壤密度應(yīng)盡量均勻；

5.將傳感器移出土壤時(shí)，不可直接拉拽線纜；使用完成后，清洗并擦干探針，以便保持探頭清潔；

6.如果測(cè)量點(diǎn)選擇不當(dāng)，可能導(dǎo)致不可預(yù)計(jì)的測(cè)量誤差（＞10%vol)。野蠻安裝，會(huì)導(dǎo)致傳感器件不銹鋼針的折損，影響測(cè)量精度。安裝中必須注意以下方面：（1)不正?？昭ɑ驓饪住Ｈ绻趥鞲衅鞯母袘?yīng)范圍內(nèi)存在空穴或氣孔將導(dǎo)致測(cè)量誤差，特別是在插拔傳感器時(shí)，必須避免在同一位置重復(fù)操作；（2)安裝角度。在不同的應(yīng)用中，傳感器可以有不同的安裝方式，通常用的有兩種，水平安裝和垂直安裝。水分在土壤介質(zhì)的分布受空間和時(shí)間等諸多因素影響，傳感器的合理安裝方式必須最大程度地消除這些影響。垂直安裝時(shí)傳感器測(cè)量的是近6cm長(zhǎng)感應(yīng)區(qū)間水分的平均值；（3)采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)的選擇必須仔細(xì)斟酌。除上面談及的兩點(diǎn)外，影響傳感器測(cè)量精度還有其它諸多因素，可以羅列的是：土壤密度和組成的變化、碎石、植物根系、蚯蚓松動(dòng)效應(yīng)、土壤的排水狀態(tài)、土壤表層的水分揮發(fā)等等。

7.由于水源不同，水質(zhì)也會(huì)相應(yīng)變化，將傳感器置于單純水樣品中的測(cè)量電壓輸出值會(huì)在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)，此測(cè)量值只能作為參考值使用，不能被用來(lái)判斷傳感器本身的測(cè)量精度。