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本研究是在北京市市政管理委员会项目“城市人工绿地非充分灌溉制度与灌溉系统监测预报技术研究”资助下完成的。以介电理论应用于土壤水分测量机理为切入点，分析土壤探针阻抗模型并从软件仿真及试验验证两方面探讨探针阻抗影响因素，为基于FD(FrequencyDomain)原理土壤水分传感器的研究设计提供理论依据。本文重点围绕着水分传感器的标定方法与草坪精准灌溉测量预报系统展开研究，具体研究内容如下：
1.在传感器探针阻抗特性理论分析的基础上进行HFSS仿真和有机溶液试验，结果均表明测试频率对探针阻抗特性有显著影响。200MHz频率下，探针阻抗在土壤体积含水量约为40％处由容性转变成感性。100MHz频率下，不同介电溶液中的试验结果表明探针阻抗实部对含水量测量结果的影响可以忽略。
2.提出了传感器两步标定法，即首先由已知介电常数溶液中的标定，建立介电常数与水分传感器输出之间的关系ε(Ⅴ)，通过Topp公式最终确定土壤体积含水量与传感器输出之间的关系θ(Ⅴ)。与直接标定法在基质和砂土中试验对比表明，两步标定法能够较好适合不同类型土壤的测量。
3.水分传感器在有机溶液和基质中的试验均反映其高度一致性。经过两步法标定的传感器在基质中的测量结果与烘干法和高精度传感器ML2比较，RMSE分别为0.013和0.0176，具有与ML2同一水平的测量精度。
4.应用土壤水分传感器进行草坪水分灌溉测量预报系统开发，包括预报仪硬件和软件系统以及上位机数据传输软件的开发研制。其中预报仪具有传感器测量结果转换、键盘操作、液晶显示、数据存储、数据传输等功能，草坪试验结果表明该系统达到测量精度的要求。