True TDR 技术—高精度和稳定性测量土壤水分含量

TDR仪器自1980年代以来一直用于测量土壤含水量。克拉克·托普和其他人开发了这个程序，并通过实验推导出介电常数和水含量之间的基本关系，称为托普方程。如今，TDR与中子探针一起作为建立准确土壤含水量读数的参考仪器。

从2001年开始，Acclima开发了一种传输和接收电压快速上升技术，能以万亿分之一秒的分辨率和精度测量其在土壤中的传播时间。这促成了TDR土壤水分传感器的开发，其中波形发生器、数字化接收器和准确定时电路都足够小，可以直接集成到探头中，而且成本较低。时域透射计(TDT)就是利用该技术，其中阶跃函数电压施加于探针的一端，该探针绕行并返回接收该电压的主体。通过将波导弯曲回电路板，我们避免了像TDR中要求的那样将反射波与入射波分离。我们还避免了波形在波导末端反射时的衰减。TDT技术比TDR技术更容易实现，并且TDT可以在导电性更高的土壤中工作。TDR传感器的优点是它有直的，锋利的探针，可以推入土壤剖面，而TDT则需要挖掘和重新回填周围的土壤。除此之外，这两种时域方法是等效的，它们都对土壤电导率引起的误差具有免疫性，并且不受振幅、电流、阻抗或其他用于推导含水量的高斯相关方法的影响。当压实土壤时，时域传器也不会产生其他传感器的误差（土壤电导率会受到压实的影响土壤体积含水量也会受到压实的影响，因为压实可以将水从土壤颗粒之间的空隙中推出去，但通常影响较小）。