微波土壤湿度仪weibo turang shiduyimicrowave soil moisture meter

利用水分对某个微波波段(如3.2厘米的x波段)能量有强烈吸收的特点而设计制作的一种测定土壤含水量的仪器(图1)。水的介电常数在常温下为60～80，而大多数干燥介质的介电常数为1.5～5.0。所以，当微波在含有水份的介质中传输时，其损耗的能量主要是由水分的存在引起的。根据微波透射原理，测量出微波能量通过土壤后的衰减量，即可求得土壤含水量。按照微波通过土样的方式和进样器的结构不同，可分为以下三种类型：

图1 微波土壤湿度仪

图2 空间波微波土壤湿度仪原理

空间波微波土壤湿度仪 微波发生器发射的微波，用可变衰减器调节到某恒定的输出功率。由于进样器中未放入土样，故可由电表指示到某一固定示度来表示。当进样器中放入被测土样后，微波能量被衰减，电表示度变小，可调节补偿衰减器使能量损耗得到补偿，使电表回复到原有固定示度。从补偿衰减器测得损耗值，在事先标定的关系曲线上即可求得土样的含水量(原理示意见图2)。

图3 波导式微波土壤湿度仪原理图

波导式微波土壤湿度仪 图3是它的原理示意图，它也是应用微波透射的原理进行测定工作的。它的进样器是波导传输系统的一部分，叫做进样波导，能够自由地安装和取下。仪器的操作方法与空间波微波土壤湿度仪相似。
以上两种仪器都有测量较迅速的优点，测量范围和精度也能满足一般要求，但被测土壤必须严格定量，而且测量精度还受土壤温度、土壤质地和紧实度等的影响，故不宜在田间使用。
微带线土壤湿度仪 当微波在微带传输线（带状金属线）中传播时，若在带线上放置另一被测介质，将引起带线中电场的重新分布，有些边远场伸展到被测介质中并被其吸收，微波能量被衰减。其衰减量与放置在带线上的介质的介电常数的实数部分的大小密切相关。土壤的介电常数随含水量的增加而增大，因此，可用微波通过土壤样品的能量衰减情况来测定土壤的含水量。在三厘米波导管的中间开斜口，管的下壁为接地板，用氧化铝陶瓷作中间介质板，其上缚有带状金属丝，以尖劈状铜板作波导与带线之间的过渡，其空间部分作为装入被测土样进样器。测定时， 将土壤样品装入特制的塑料圆筒中压实， 放入进样器的微带线上， 在指示电表上读出微波被衰减量， 即可在定标曲线上查出土壤的含水量。
这类仪器的优点是测量速度快， 样品不需称重，测量范围广， 土壤温度和化学成分的影响可以忽略，仪器重量轻， 可在田间使用。但需取样测量， 而且要人工加压， 土壤紧密度不匀还会引起测量误差。