土壤水分探頭（傳感器）工作原理，土壤水分探頭由一個內(nèi)含電子器件的防水室和與之一端相連的4個不銹鋼針的成型探針組成，這些探針直接插入土壤。探頭尾部的電纜線連接適宜的電壓源和輸出模擬信號。水分探頭是一種采用模擬信號處理的設備，不斷產(chǎn)生電信號和以電壓比表示的土壤性質。特殊設計的傳輸線產(chǎn)生高頻信號，測量土壤參數(shù)。傳輸線的阻抗隨土壤阻抗變化而變化。阻抗包括表觀介電常數(shù)和離子傳導率。選用電信號的頻率使離子傳導率的影響最小，以使傳輸線阻抗變化幾乎僅依賴于土壤介電常數(shù)的變化。這些變化產(chǎn)生一個電壓駐波，駐波隨探針周圍介質的變化增加或減小晶體振蕩器產(chǎn)生的電壓。輸出電壓在0～1V（DC）表示土壤介電常數(shù)在1～32之間。這一范圍代表一般礦質土壤的容積含水量0.5m3/m-3。
　　信號處理與顯示系統(tǒng)采用微處理器進行控制、運算、存儲。16位精度的AD變換器，使測量顯示精度提高，并由一個32位的液晶顯示器顯示測量結果。在對土壤水分進行測量時，儀表可以直接顯示容積含水量。濕度探頭采用高頻技術對被測介質的相對介電常數(shù)Ka進行測量。根據(jù)不同含水率土壤對應探頭檢測的不同模擬信號（毫伏電壓信號），對無機土壤進行了嚴格的標定，然后把制作的標準曲線（含水率-毫伏電壓信號）作為標準曲線，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，直接把含水率顯示出來。
　　土壤水分測試儀的校準原理，從該設備的組成及工作原理聯(lián)想到，可以用校準該設備的電量變化準確性來校準該設備的準確性。但是，設備電量信號的準確性只能說明該設備內(nèi)部信號處理方法的準確性，不能完全說明該電量信號是否真實地反應了相應變化的實際土壤水分的準確性，所以用校準電量來校準該設備的方法不完全正確。那么，只好把該設備測定的土壤含水率與用干燥法測定的含水率進行比較，也就是采用比較法對該設備進行校準，從而確定該設備測量結果的準確性。
　　土壤水分測試儀校準數(shù)據(jù)的處理，采用比較法對設備的校準，首先考慮的是該數(shù)據(jù)是否線性相關，如果是線性相關就可以計算出一條修正曲線和修正公式。
　　相關關系是一種非確定性的關系，相關系數(shù)r是研究變量之間線性相關程度的量。相關系數(shù)的性質為|r|≤1，即相關系數(shù)r取值在-1到1之間。r=0時，稱x，y兩變量不相關；|r|=1時，稱x，y完全相關，此時，x，y之間具有線性函數(shù)關系；|r|＜1時，x的變動引起y的部分變動，r的絕對值越大，x的變動引起Y的變動就越大；|r|＞0.8時稱為高度相關，當|r|＜0.3時，稱為低度相關，其他為中度相關。相關系數(shù)的計算公式為：

　　在本文中，取10個土壤標樣，先用土壤水分測試儀測定出結果（用x表示），然后把這些樣品再用干燥法進行測量，測出結果（用y表示），算出誤差。測量結果見表1。

把表1的數(shù)據(jù)代入公式（2）、（3）、（4），可以得出