土壤濕度傳感器分類

      經過半個多世紀的發展，土壤濕度傳感器已經種類繁多、形式多樣。濕度的測量具有一定的復雜性，人們熟知的毛發濕度計、干濕球濕度計等已不能滿足現代要求的實際需要。因此，人們研制了各種土壤濕度傳感器。濕度傳感器按照其測量的原理，一般可分為電容型、電阻型、離子敏型、光強型、聲表面波型等。

1.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。這些材料對水分子有較強的吸附能力，吸附水分的多少隨環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生變化，電容器的電容值也就發生變化。把電容值的變化轉變為電信號，就可以對濕度進行監測。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，當環境濕度發生改變時，濕敏電容的介電常數發生變化，使其電容量也發生變化，其電容變化量與相對濕度成正比，利用這一特性即可測量濕度。常用的電容型土壤濕度傳感器的感濕介質主要有：多孔硅、聚酞亞胺，此外還有聚砜（PSF）、聚苯乙烯（PS）、PMMA（線性、交聯、等離子聚合）。

2.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、半導體、多孔陶瓷等。這些材料對水的吸附較強，吸附水分后電阻率／電導率會隨濕度的變化而變化，這樣濕度的變化可導致濕敏電阻阻值的變化，電阻值的變化就可以轉化為需要的電信號。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，從而導致兩極間的電阻變化。

3.離子型土壤濕度傳感器

      離子敏場效應晶體管（ISFET）屬于半導體生物傳感器，是上個世紀七十年代由P．Bergeld發明的。ISFET通過柵極上不同敏感薄膜材料直接與被測溶液中離子緩沖溶液接觸，進而可以測出溶液中的離子濃度。

      離子敏型土壤濕度傳感器結構模型示意圖如下圖所示。離子敏感器件由。離子選擇膜（敏感膜）和轉換器兩部分組成，敏感膜用以識別離子的種類和濃度，轉換器則將敏感膜感知的信息轉換為電信號。離子敏場效應管在絕緣柵上制作一層敏感膜，不同的敏感膜所檢測的離子種類也不同，從而具有離子選擇性。

離子型土壤濕度傳感器結構示意圖:

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