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(shè)備，不斷產(chǎn)生電信號和以電壓比表示的土壤性質(zhì)。特殊設(shè)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(dǎo)率。選用電信號的頻率使離子傳導(dǎo)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(zhì)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(zhì)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(jié)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(shù)對被測介質(zhì)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(yīng)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(biāo)定，然后把制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線（含水率-毫伏電壓信號）作為標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)原理，從該設(shè)備的組成及工作原理聯(lián)想到，可以用校準(zhǔn)該設(shè)備的電量變化準(zhǔn)確性來校準(zhǔn)該設(shè)備的準(zhǔn)確性。但是，設(shè)備電量信號的準(zhǔn)確性只能說明該設(shè)備內(nèi)部信號處理方法的準(zhǔn)確性，不能完全說明該電量信號是否真實地反應(yīng)了相應(yīng)變化的實際土壤水分的準(zhǔn)確性，所以用校準(zhǔn)電量來校準(zhǔn)該設(shè)備的方法不完全正確。那么，只好把該設(shè)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(shè)備進行校準(zhǔn)，從而確定該設(shè)備測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　土壤水分測試儀校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的處理，采用比較法對設(shè)備的校準(zhǔn)，首先考慮的是該數(shù)據(jù)是否線性相關(guān)，如果是線性相關(guān)就可以計算出一條修正曲線和修正公式。
　　相關(guān)關(guān)系是一種非確定性的關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r是研究變量之間線性相關(guān)程度的量。相關(guān)系數(shù)的性質(zhì)為|r|≤1，即相關(guān)系數(shù)r取值在-1到1之間。r=0時，稱x，y兩變量不相關(guān)；|r|=1時，稱x，y完全相關(guān)，此時，x，y之間具有線性函數(shù)關(guān)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(guān)，當(dāng)|r|＜0.3時，稱為低度相關(guān)，其他為中度相關(guān)。相關(guān)系數(shù)的計算公式為：

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

把表1的數(shù)據(jù)代入公式（2）、（3）、（4），可以得出