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土壤水分fdr测量方法嘿，咱今天就来说说这土壤水分 FDR 测量方法。
你说这土壤水分有多重要啊，就好像人得喝水一样，植物也得靠合适的土壤水分才能茁壮成长呢！FDR 测量方法，听起来好像很专业很高深，其实啊，也没那么难理解。
就好比我们认识一个新朋友，得慢慢去了解他的脾气性格。
土壤水分的 FDR 测量也是这样，得一步一步来。
想象一下，我们把一个小小的探测器插进土壤里，就像医生拿着听诊器给病人看病一样。
这个探测器就是我们了解土壤水分的小助手啦！它能通过一些神奇的原理，告诉我们土壤里到底有多少水分。
那它到底是怎么工作的呢？嗯，简单来说，就是利用电磁波在土壤中的传播特性啦。
就好像我们说话，声音在不同的环境里传播的效果不一样。
FDR 测量就是通过检测电磁波在土壤中的变化，来算出水分含量的。
这可比我们凭感觉猜要靠谱多了吧！咱不能光靠眼睛看看，或者用手摸摸就说土壤水分够不够呀。
那多不准确呀！有了 FDR 测量方法，就好像有了一双火眼金睛，能把土壤水分看得清清楚楚。
而且哦，这种方法还挺方便的呢！不用我们大费周章地去做很多复杂的操作。
就把探测器放进去，等一会儿，结果就出来啦。
是不是很神奇？你可能会问啦，这 FDR 测量方法就没有什么缺点吗？嘿，哪有十全十美的东西呀！不过，它的优点可比缺点多多啦。
它能快速、准确地测量土壤水分，这对农业生产、科学研究可太重要啦！农民伯伯们要是知道了土壤里的水分情况，就能更好地灌溉、施肥，让庄稼长得更好。
科学家们也能通过这个方法研究土壤水分的变化规律，为保护环境、应对气候变化出一份力呢！总之呢，土壤水分 FDR 测量方法就像是我们了解土壤这个神秘世界的一把钥匙。
有了它，我们就能更好地和土壤打交道，让它为我们服务。
你说，这是不是很厉害？所以呀，可别小看了这个小小的测量方法，它的作用可大着呢！它就像一个默默奉献的小英雄，在我们看不到的地方发挥着重要的作用。
怎么样，现在你对土壤水分 FDR 测量方法有了更深的了解了吧？。
fdr在高寒草地土壤水分测量中的标定及其应用高寒草地是指生长在海拔高度较高、气温较低、降水量较少的地区的草原生态系统。
在这种生态系统中，土壤水分是决定植物生长和土地利用的关键因素之一。
因此，准确地测量高寒草地土壤水分对于了解该生态系统的水文循环过程和生态功能具有重要意义。
在高寒草地土壤水分测量中，FDR（Frequency Domain Reflectometry）技术被广泛应用。
FDR 技术是利用电磁波在介质中传播的特性，测量土壤水分的一种方法。
在FDR技术中，探头会向土壤中发射一定频率的电磁波，通过测量电磁波在土壤中传播的速度和衰减程度来计算出土壤的介电常数和土壤水分含量。
在使用FDR技术进行高寒草地土壤水分测量时，需要进行标定。
标定的目的是建立探头测量值与实际土壤水分含量之间的关系。
标定可以通过实验室和田间两种方法进行。
实验室标定需要将一定量的土壤样品放入容器中，以不同的水分含量为条件，对样品进行加水和脱水处理，记录不同水分含量下的土壤介电常数，以此建立标准曲线。
通过将探头插入样品中进行测量，可以得出探头测量值与实际土壤水分含量之间的关系。
田间标定则需要在现场收集土壤样品，以不同的水分含量为条件，记录不同水分含量下的土壤介电常数。
通过将探头插入土壤中进行测量，可以得出探头测量值与实际土壤水分含量之间的关系。
田间标定的优点在于可以考虑到不同地理环境和不同土壤类型的影响，从而建立更加准确的标准曲线。
标定完成后，就可以使用FDR技术对高寒草地土壤水分进行测量了。
使用FDR技术进行土壤水分测量时，需要注意以下几个方面：确保探头与土壤充分接触，以保证测量的准确性。
在进行测量前，应该充分了解所测量的土壤类型和特征，以便更好地应用标定曲线。
对于不同深度的土层，需要选择不同长度的探头进行测量。
4. 在不同时间段进行多次测量，以获取更加全面的土壤水分变化情况。
在测量中应注意避免强烈的电磁干扰，以免影响测量结果。
基于FDR型土壤水分数据快速采集系统的设计王仲夏;杨坤;朱长成【摘要】土壤湿度测量是21世纪农业发展重要的组成部分之一,合理的采集土壤水分含量对农业生产起着至关重要的作用,更利于人们合理运用农业资源得到更高的效益.本设计基于STC90C516RD+单片机进行数据的处理,利用高精度双路ADC7705进行数据的采集,保证数据的精确性,最后利用CH376U盘模块进行数据的存储,完成数据的超速存储,用户只需要将已经采集好数据的U盘接上电脑,即可实现上位机对所得数据进行分析和处理.利用时钟芯片DS1302可实时进行记录.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】4页(P20-23)【关键词】STC90C516;CH376;U盘;FDR土壤湿度传感器;ADC7705;DS1302【作者】王仲夏;杨坤;朱长成【作者单位】河海大学文天学院,安徽马鞍山243000;河海大学文天学院,安徽马鞍山243000;河海大学文天学院,安徽马鞍山243000【正文语种】中文【中图分类】S274.2;TP212水是生命之源，是社会发展和人类生存不可或缺的重要条件。
水资源短缺、供水不足等问题，已经成为全球性问题。
当今，大多数国家和地区，尤其是发展中国家，供水不足和水源污染的问题十分严重。
不仅危害到人们的健康，而且在生产和生活等方面都有影响。
合理的利用水资源进行农业生产对水资源保护就显得十分重要，因此采集土壤水分数据进行数据的分析就显得尤为重要。
系统设计方案图如图1所示，通过单片机外部引脚将CH376U盘芯片，ADC7705芯片等连接在单片机I/O口上，FDR型土壤湿度传感器通接在双路AD 的输入端口，在经过AD芯片的采集转换后将数据传输到单片机中进行数据处理，最后将采集的数据转换成实际需要的物理量进行输出到U盘中进行存储。
1.1 FDR型土壤湿度传感器数据的采集在目前土壤湿度测量的领域，主要有烘干法，张力计法，中子法，时域反射仪，频域反射仪。
土壤水分fdr方法一、土壤水分FDR方法的简单介绍同学们，今天咱们来聊聊土壤水分的FDR方法。
土壤里的水分啊，就像咱们身体里的血液一样重要呢。
那这个FDR方法呀，它可是测量土壤水分的一把好手。
FDR是啥呢？它的全名叫频域反射仪（Frequency Domain Reflectometry）。
这名字听起来是不是有点高大上？其实啊，简单理解呢，它就像一个超级探测器。
这个探测器能往土壤里发送一些信号，然后根据信号反射回来的情况，就能知道土壤里水分的多少啦。
就好比你往一个黑箱子里扔个球，球弹回来的样子能让你知道箱子里有些啥东西一样。
它的原理其实还挺有趣的。
它利用了土壤的介电特性。
大家知道土壤里有很多东西，像矿物质啊，有机物啊，还有空气和水。
而水的介电常数和其他这些东西可不一样。
FDR就是抓住了这个不同点，当它发出的电波在土壤里传播的时候，遇到水就会有不一样的反应，然后它就能根据这个反应算出土壤里的水分含量啦。
这个方法有好多优点呢。
比如说，它测量起来特别快，就像闪电一样，嗖的一下就测出来了。
而且它还很准确，就像你用尺子量东西一样，误差特别小。
不像有些老方法，测个半天还不一定准呢。
另外啊，它还能连续监测土壤水分的变化。
就像一个小卫士，一直守在土壤旁边，看着水分是变多了还是变少了。
不过呢，它也有一些小缺点。
比如说，这个设备可能有点贵，就像一个很贵的玩具一样，不是所有的地方都买得起呢。
而且啊，它的测量结果有时候会受到土壤盐分的影响。
就好像你在糖水里和在盐水里放同样的东西，反应可能不一样，这个FDR在不同盐分的土壤里测量水分也会有一点小差别。
在实际应用中啊，这个FDR方法可太有用了。
在农业上，农民伯伯可以用它来看看什么时候该浇水，什么时候不该浇水。
要是没有这个方法，那农民伯伯可能就只能靠猜啦，可能就会浇多了或者浇少了水，那庄稼可就长不好了。
在环境科学研究中呢，科学家们也可以用它来研究土壤水分和生态环境的关系。
比如说，看看土壤水分少的时候，那些小动物都跑到哪里去了呀。
土壤水分监测仪测土壤水分
水分非常重要，我们种植的水果蔬菜80%以上都是水分，而这些水基本上都是植物从土壤中吸收来的，水分除了供作物生长之外，还会影响土壤的肥力状况，因此，监测土壤水分对于作物种植来说具有非常重要的意义。
那么，在农业生产中如何测土壤水分呢？可以使用土壤水分监测仪。
土壤水分监测仪是一款便携式快速测量土壤水分含量的先进仪器。
仪器的主要原理是：水分是决定土壤介电常数的主要因素，测量土壤的介电常数，能直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量。
采用国际上最流行的现场测试土壤水分原理---频域反射原理（FDR）：仪器发射一定频率的电磁波，电磁波沿探针传输，到达底部后返回，检测探头输出的电压，由于土壤介电常数的变化取决于土壤的含水量，由输出电压和水分的关系则可计算出土壤的含水量。
托普云农TZS-1K-G土壤水分监测仪也拥有诸多的功能特点，如体积小巧美观便于携带，触摸式按钮，大屏幕点阵式液晶显示，操作方便，全中文菜单操作，操作简捷方便等。
因此，该仪器目前广泛应用于土壤墒情检测、节水灌溉、精细农业、林业、地质勘探、植物培育等领域。
有收没收在于水，收多收少在于肥，水是一切动物和植物的命脉，不过水也不是越多越好，因此，使用土壤水分监测仪来测土壤水分，能够为农业种植者控制管理水分提供一定的科学依据，有助于农业种植者进行合理的灌溉，选择合适的植物进行播种，来节约我们可贵的水资源。
例如，农业种植者可以在土壤相对湿润的地方种植像蕨类一样喜湿的植物，而在较为干燥的地方种植如小麦一样的喜干植物，同时我们还可以通过合理搭配种植保护土壤。
基于FDR的土壤水分探测系统与应用黄飞龙;李昕娣;黄宏智;刘艳中【期刊名称】《气象》【年(卷),期】2012(038)006【摘要】根据中国气象局对农业气象观测的要求，采用频域反射技术（FrequencyDomainReflectometry，FDR）设计开发了一套土壤水分探测系统。
系统共包括传感器测量、数据采集和远程数据管理等几个部分。
FDR测量原理建立在传输线理论和谐振电路的基础上。
数据采集部分充分考虑了信号的抗干扰能力以及纠错措施。
系统采用无线通信模式将测量数据传送到中心数据库，并使用互联网将数据发送到各个用户。
运行结果表明该系统能够连续稳定地测量，经过订正之后的数据与烘干法测量结果接近，误差小于2％，满足农业气象观测的需要。
%In order to satisfy the needs of agrometeorological observation, a soil moisture detection system using frequency domain reflectometry （FDR）was designed. It includes FDR sensors, data acquisition and remote data management. The FDR measurement is based on transmission theory and resonance circuit, and data acquisition part takes full account of signal＇s anti-interference ability and error correction meth- ods. Data measured are transferred to central database in wireless communication mode first, and then are sent back to local stations through Internet. Results show that this system can run continuously and stab- ly. Data revised are close to that from drying method. Errors less than 2 ~ tell that this system can totally meet the needs of agrometeorological observation.【总页数】5页(P764-768)【作者】黄飞龙;李昕娣;黄宏智;刘艳中【作者单位】广东省大气探测技术中心,广州510080;广东省大气探测技术中心,广州510080;广东省大气探测技术中心,广州510080;广东省大气探测技术中心,广州510080【正文语种】中文【中图分类】TP311.56【相关文献】1.土壤水分传感器（FDR）在作物精准灌溉中的标定与应用 [J], 唐玉邦;何志刚;虞利俊;裘汉丞;徐磊;裴勤2.新型FDR系统的校正及在土壤水分监测中的应用 [J], 李立;张泽中;王盈盈3.基于FDR型土壤水分数据快速采集系统的设计 [J], 王仲夏;杨坤;朱长成4.基于FDR技术的土壤水分传感器设计 [J], 张宪;姜晶;王劲松5.基于迁移学习的FDR土壤水分传感器自动标定模型研究 [J], 李鸿儒; 于唯楚; 王振营因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于FDR原理的土壤湿度实时监控灌溉系统摘要：随着目前我们国家对农业的发展重视程度在不断的加大，对于农业各个方面的问题也在不断的进行发展，土壤湿度作为土壤灌溉过程当中一个十分重要的的数据在进行具体的监控过程当中，是一项十分重要的工作，所以说在这篇文章当中就分析一下土壤湿度，实时监控灌溉系统的具体情况。
关键词：FDR原理；土壤湿度；实时监控灌溉系统1.前言根据目前土壤湿度实时监控灌溉系统具体的应用情况可以看出，虽然我们国家大部分的土壤湿度控制已经普遍得到了发展，但是相应的一些发展情况还是比较的简单，自动化的程度与我们国家的发展情况还不能相适应，所以说在这篇文章当中，我们就分析一下土壤湿度，实时监控灌溉系统的发展情况来更好的促进我们国家农业的发展。
2.系统的组成及工作原理土壤水分作为灌溉的基本参数，对作物的生长至关重要，通过人工手段创造适合作物生长的环境湿度，可以提高单位面积产量，提高农产品质量，从而实现高效农业生产的目的。
土壤水分控制设施最简单，自动化程度低，系统功能不完善，也很不适应现代农业的要求。
虽然国外相关技术水平较高，但其价格很昂贵。
合理灌溉有利于作物的生长，也是对匮乏水资源的一种高效利用。
因此，本文基于ＭＳＰ４３０Ｆ１５５超低功耗及土壤湿度传感器精确测量，设计出一个合理的控制土壤湿度的智能灌溉系统。
本系统采用了ＦＤＲ精密土壤湿度传感器来量土壤湿度的，ＦＤＲ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）利用电磁脉冲原理，根据电磁波在土壤中传播频率测试土壤的表观介电常数（ε），从而得到土壤容积含水量（θｖ）［１，２］。
ＦＤＲ测量土壤含水量的原理［３］：ＦＤＲ的探针主要由一对电极组成一个电容，其间的土壤充当电介质，电容和振荡器组成一个调谐电路。
ＦＤＲ用１００ＭＨｚ正弦曲线信号，通过特殊设计的传输线传到ＦＤＲ探头，ＦＤＲ探头的阻抗依赖于土壤介质的介电常数。
振幅最大时，ＦＤＲ使用扫频频率来检测共振频率，土壤含水量不同，发生共振的频率不同。
fdr测土壤含水量原理FDR测土壤含水量原理标题：FDR测土壤含水量原理引言：土壤含水量是土壤中水分的重要指标，对于农业、环境科学和水资源管理等领域具有重要意义。
FDR（Frequency Domain Reflectometry）技术是一种常用的测量土壤含水量的方法，通过测量土壤中电磁波的传播速度和反射特性，可以准确地估算土壤中的含水量。
本文将介绍FDR测土壤含水量的原理及其应用。
一、FDR测土壤含水量的原理1. 电磁波在土壤中的传播速度与含水量之间的关系FDR技术利用了电磁波在土壤中传播的特性。
当电磁波在干燥的土壤中传播时，由于土壤颗粒之间的摩擦和阻尼作用，电磁波的传播速度较快。
而当土壤中含有水分时，水分的存在会增加土壤的介电常数，从而降低电磁波的传播速度。
因此，通过测量电磁波在土壤中传播的速度，可以推断土壤中的含水量。
2. FDR传感器的工作原理FDR传感器是测量土壤含水量的关键设备。
它由一个发射天线和一个接收天线组成，发射天线将电磁波信号发送到土壤中，接收天线接收反射回来的信号。
当电磁波通过土壤时，会发生多次反射和折射，而这些反射和折射的特性与土壤的含水量密切相关。
FDR传感器通过测量反射回来的信号的相位差和幅度变化，可以计算出土壤中的含水量。
二、FDR测土壤含水量的应用1. 农业领域在农业生产中，准确测量土壤含水量对于合理灌溉和施肥非常重要。
FDR技术可以实时监测土壤中的含水量变化，帮助农民调整灌溉和施肥的量，提高农作物的生长效益。
2. 环境科学领域FDR技术在环境科学研究中也有广泛应用。
例如，在土壤侵蚀研究中，FDR技术可以用于监测土壤中的水分迁移和流动过程，为土壤侵蚀的预测和防治提供依据。
此外，FDR技术还可以用于监测土壤中的盐分含量，评估土地退化和水资源污染的风险。
3. 水资源管理领域对于水资源管理来说，准确测量土壤含水量是优化水资源利用的关键。
FDR技术可以实时监测土壤中的含水量，帮助管理者制定合理的水资源调度方案，提高水资源利用效率。
基于FDR技术的土体质量含水率和干密度快速检测方法
周建平;李银;臧耀辉;毛航宇;王明阳;王柳江
【期刊名称】《河海大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(50)6
【摘要】为解决现有烘干法和环刀法测定土体质量含水率和干密度存在的周期长、扰动大的问题,提出一种基于频域反射(FDR)技术的快速无损检测方法。
基于介电常数、电导率与质量含水率和干密度的关系式,利用电导率与介电常数的拟合关系,推导出质量含水率和干密度的求解公式。
参数率定试验和模拟土体填筑的模型试验表明,提出的质量含水率与干密度快速测定方法合理可行,具有较高的测试精度。
【总页数】7页(P123-129)
【作者】周建平;李银;臧耀辉;毛航宇;王明阳;王柳江
【作者单位】中国水利水电第七工程局有限公司;河海大学水利水电学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU41
【相关文献】
1.基于 X 射线 CT 技术快速检测不同含水率状态下的毛竹密度
2.基于FBG技术的
土体含水率测量方法试验3.基于高密度电阻率成像技术的土体干缩开裂过程监测
研究4.基于高光谱技术的基质含水率快速测定方法5.基于生物技术的农产品质量
安全快速检测方法研究进展
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.选题的目的和意义水是生命之源，是一切生物存在的基本保证。
水是干旱区最重要的控制因素（唐立松、张佳宝和程心俊2002），是植物生存的主要限制因子（刘发民，张应华和仵彦卿2002）。
随着全球人口数量的急剧增加，水在农业上工业上使用量都急剧增加，造成了全世界范围内水资源短缺问题的急剧恶化。
农业作为人类生存最为重要的基本产业也面临着前所未有的水资源危机。
水资源稀少导致越来越多的研究工作者将目光投向了节水灌溉这一领域。
所以发展节水灌溉型现代化农业势在必行，而且通过实时测量土壤水分含量反映农作物成长情况是未来农业的发展方向。
中国作为世界上人口最多的国家，其粮食问题尤为重要。
由于中国平原面积相对于总体面积来说比较少，农村人口数量很大，在全国范围内推广大型机械化农业还不太现实，而西北干旱半干旱地区面积很大，水的制约因素尤为明显，精细农业已经成为中国现代化农业发展的必要阶段。
精细农业是指基于变异的田间管理手段。
传统农业认为农田管理是均一的，就是在施肥管理上都是用统一量来进行。
实际上，农田中是存在很大差别的，传统农业的做法有很大弊端，第一浪费了资源，第二破坏了环境。
精细农业本身是一种可持续发展的管理方式，为了完成这一目标必须有以下三个方面的工作：一是田间数据；二是作业决策；三是机器完成。
这三方面中的第一方面尤为重要，只有将田间数据实时地精确地采集出来，才能对农业系统做出正确的决策，才能使得机械执行获得效益最大化。
科技发展使得传感器技术日益成熟，在实时性和精确性都有大幅度提高，使得精细农业和自动化农业越来越容易实现。
土壤含水率是精细农业中的一项重要指标，是土壤中水分的直观反映，在节水灌溉系统中有着非常重要的意义。
根据精细农业的概念，一块耕地的水分情况不是均一的，而是存在很大的差距。
通过实时测量不同子地域的土壤含水率，控制不同子地域灌溉系统来保证植物所必须的水分，以达到最优生长。
土壤水分的动态变化反映了作物的水分供需状况，对土壤水分及其变化的监测是生态、农业、水文、环境和水土保持研究工作中的一个基础工作（李兴涛，尹盟毅，赵晓峰，等2010）。
土壤含水率检测方法已经发展了半个多世纪，而且对土壤含水率检测的研究仍然在继续，越来越多测量技术的出现使得土壤含水率检测方法日益完善。
1922年，Gardner就开始从事张力计快速测定非饱和土壤张力的研究；1939年，ShawBauer开始利用埋入土壤的热电线电阻变化进行土壤水分快速测量的研究；1950年，中子衰减法开始被应用于快速测量土壤含水量；1976年，Topp和Davis首先将时域反射法引入土壤水分快速测量的研究；1983 年，Hainsworth试验利用X射线快速测量土壤湿度；1991年，Whalley利用近红外的方法快速测量土壤含水量取得了一定的研究成果（马涛2008）。
以上都是国外学者对于土壤含水率检测技术研究出的突出成果。
土壤含水率检测可以分为三类：一类是直接测量土壤含水率，也叫做直接法。
比如烘干法、中子仪法、测量土壤传导性的各种方法TDR（时域反射法：Time Domain Reflectometry）、FDR（频域反射法：Frequency Domain Reflectometry）等；另一类是测量土壤的基质势，如张力计法、电阻块法、干湿计法等；第三类是非接触式的间接方法，如远红外遥测法、地面热辐射测量法、声学方法等。
烘干法主要缺点是无法在线快速测量，测量的周期长；对于土壤有一定的破坏作用。
中子仪法难以测量浅层土壤含水量，而且极易造成射线泄露污染环境。
张力计法的测量范围很大程度上受土质影响，而且存在严重的滞后和回环影响测量速度。
近红外反射法受土壤表面粗糙程度和土壤表面水分孔隙充满状况的影响，同时对土壤深层含水量测量需要对土壤开槽。
在这些方法中，TDR 、FDR 等都可以进行土壤含水率连续性测量，但是利用TDR 方法制作的测量仪非常昂贵。
FDR 有着低廉简便、快速准确、连续测定的优点，但是制约因素较多，对于测量土壤含水率有一定难度。
总之，FDR 可以方便快捷的得到连续的土壤含水率，但是在适用性上有一定的欠缺，测量之前要进行与烘干法对比标定校准，来减小误差。
研究FDR 土壤含水率检测仪是因为其他方法缺点都很难克服，无法满足土壤含水率检测的需要。
单片机作为非常成熟的简单控制芯片，和FDR 技术相结合具有很大的使用价值。
本设计旨在开发一款基于单片机并运用FDR 技术的土壤含水率动态监测仪。
基于单片机的FDR 土壤含水率动态监测仪的开发和应用，解决了土壤水分和盐分浓度快速实时采集问题，对于精细农业的发展有着重要的意义。
2.选题的依据2.1 频域反射法频域反射仪（Frequency Domain Reflectometry ），简称FDR ，是利用电磁脉冲原理，根据电磁波在土壤中传播频率来测试土壤的表观介电常数,来得到土壤容积含水量。
土壤中成分非常复杂，主要有四种成分：土壤固体成分、土壤缝隙中的空气、束缚水和自由水。
Topp （1980）等人提出时域反射方法，并推出土壤含水率和土壤介电常数有着某种关系，通过统计数学中数值逼近理论的理论分类法找出了不同种类土壤含水量θ与介电常数ε间的多项式关系：2242630.5310 2.9210 5.510 4.310θεεε----=-⨯+⨯-⨯+⨯ （1） Topp 等人的这一公式对于土壤含水率检测具有跨时代的意义，揭开了电磁方法测量土壤水分的时代。
当时Topp 等人根据电磁波在不同介电常数的介质中传播时其行进速度会有所改变的物理现象提出了时域反射法。
土壤中的四种主要成分中水的介电常数最大（79），远远大于其他成分（空气为1、土壤固体为3-7），因此土壤介电常数主要依赖于土壤含水率。
FDR 法就是运用一个电极插入土壤中形成电容，电极之间的土壤成为电介质，电容和振荡器形成一个调谐电路。
其公式如下：F= （2） 根据调谐电路这一理论，频率和电容建立了联系，当然电容在电极距离、面积都一致的情况下和介电常数有关，介电常数主要由水分决定，这就达到了通过测量频率反映土壤含水率的目的。
基于上述原理，FDR 传输线上的最大电压（起始电压）o V 为：(1)o V αρ=- （3）其中α为振荡器输出的电压振幅，ρ为反射系数。
结合处的最大电压j V 为：(1)j V αρ=+ （4） 振幅差额为：2j o V V αρ-= （5） 其中，反射系数ρ为：()()M L M L Z Z Z Z ρ=-+ （6） L Z 代表传输线的阻抗，M Z 代表插入到基质中的探测器的阻抗。
同轴传输线的阻抗Z 决定于它的物理尺寸和绝缘材料的介电常数ε。
21ln()Z r r = （7） 1r 和2r 分别是信号导体和屏蔽导体的半径。
(郭卫华，李波，张新时，等 2003)很多研究者都做过土壤含水率与介电常数之间的关系公式，这些公式有很多，都不尽相同，这是由于土质、环境因素和相对误差要求不同造成的。
由于FDR 方法中土壤含水率与介电常数之间关系因土质不同和不同，所以希望通过实验方法来推导归纳出适合于西北干旱半干旱地区土质的土壤含水率v θ和介电常数ε的关系式。
运用FDR 的土壤水分传感器检测原理是同相检波。
由同一正弦波发生器产生的正弦信号作为测试信号源和参考信号源，检波电路由阻抗变换电路和相位变换电路组成，相位变换电路可以精确地得到相位。
信号源在阻抗输入通道产生电流z i ，在参考通道产生电流r i 。
通过阻抗变换器将阻抗为x Z 的探针接入阻抗输入通道，则探针两端的电压为z u 。
由于x Z 可以等效为一个电容和一个电导的并联，所以它是复数形式，而它的相位将受到参考电流r i 的影响，随其变化而变化。
原理如图1所示。
阻抗输入通道图1 FDR 测量原理Fig 1 Testing principle of FDR参考电流通过一个相位变换器的电阻或电容时，产生一个与阻抗变换器输出电压z u 有一定关系的电压r u ，这两个电压通过一个乘法器后，得到含有二次谐波的连续正弦信号。
若令sin()z z u U t ωα=+ （8） sin()r r u U t ωβ=+ （9）这两个信号通过乘法器相乘的结果为sin()sin()cos()cos(2)22z r z r o z r z r U U U U u u u U U t t t ωαωβαβωαβ==++=--++ （10）式（10）中前一项为乘法器输出信号的直流分量，后一项为交流分量，其频率为乘法器输入信号的2倍，通过低通滤波器可将其滤掉，则乘法器的输出变为 cos()2z r o U U U αβ=- （11） 当参考电压幅值r U 一定时，乘法器的输出o U 是α与z U 的函数。
通过设置参考电路的相位角β，使其依次等于0︒和90-︒，代入式（11）可得：1cos 2z r U U U α=（12） 2cos(90)sin 22z r z r U U U U U αα=-= （13） 这样，通过参考通道的相位变换就可以计算出探头阻抗x Z 的等效电容C 和电导G 。
等效电容C 和电导G 的大小最终反映到介电常数ε和电导率σ上，对土壤水分测量来说，介电常数ε主要由土壤含水量来决定的。
所以，通过探头阻抗x Z 的等效电容C 和电导G 的计算可以求得土壤含水量。
其理想频率为20~30MHz 之间。
2.2 技术依据单片机技术经过多年发展到现在已经非常成熟，可以完成功能比较简单的小系统的控制要求，而且价格非常低廉，成为小型设备中必不可少的核心控制芯片。
同时，键盘、显示、通信芯片及程序已经普遍。
通过集成技术可以将其集中到很小的电路板上，可以随身携带，将上述技术综合可以搭建成一个土壤检测终端。
3.国内外研究概况3.1 FDR 和TDR 方法土壤含水率国外研究概况现代技术大都是由国外率先发展起来的，TDR 和FDR 也是如此。
TDR 法是利用电磁波在不同介质中的传播速度的差异来测定土壤含水率。
TDT 理论模型早在1939年就已建立，最初用于电信业查找电缆断点。
（杨胜利，刘洪禄和吴文勇等 2009）加拿大科学家Topp 、Davis 和Annan （1980）发表了土壤水分含量的电磁测定：在同轴传输线的测量（Electromagnetic determination of soil water content: Measurements in coaxial transmissionlines），从此揭开了以同轴传输线为测量媒介的时域反射法。
其测量频率在20MHz和1GHz 范围内，对于不同土壤类型有着不错的效果。
1985年，Topp和Davis将其用于农田的水分测定。
上文提到了TDR的优势在于与传统土壤水分测定法比较，具有不破坏样本、快速、简单、可连续测定等优点，并且可以实现数据自动采集。
