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土壤含水量的测量是建筑学,农学,植物学,水利学,生态学等诸多学科所密切关注的。土壤含水量的测量方法也有许多种,每一种方法都有各自的精度和适用范围,而由于土壤本身具有极其复杂的性质,所以每一种方法都存在着诸多不能令人满意的方方面面。本论文首先介绍了多种传统的土壤含水量测量方法,并作出了相应比较。
太赫兹是指频率在0.1~10×1012Hz的电磁波,由于其具有诸多新奇的特性,而日益被人们所重视。太赫兹波可以穿透很多介电材料和非极性液体,并且对人体安全无害;而水是一种极性液体,对太赫兹辐射有着强烈的吸收。因此,穿透土壤的太赫兹波势必要受到土壤含水量的影响。虽然土壤本身也对太赫兹波有着一定的吸收,但是和水分的吸收相比还是微不足道的。因此,利用太赫兹波探测物质的含水量从理论上讲是可行的。
太赫兹波和微波、高频无线电波相比具有更短的波长,可以提高测量精度和分辨率;相比高能射线和粒子对人体安全,对环境无污染,是一种理想的土壤含水量测量方法。通过设计高精度的土壤样品夹持工具,经过大量的定量实验和对实验数据的分析拟合,该研究建立了一套基于时域光谱技术的土壤含水量测量方法,给出了基于太赫兹透射谱的计算方法和函数。通过和称重法含水量对比,实验结果表明,这种方法是一套快速有效,安全无害,操作方便,整体误差小于3%,均值约1%,受地域变动影响小的测量方法。