土壤水分传感器校准结果的不确定度分析

魏运芳 王旭 刘宗尧 刘军

摘 要：土壤水分观测在气象部门逐渐开展，对观测资料的严格质量控制尤其重要。本文介绍了土壤水分测量原理、不确定度影响因素及评定方法。

关键词：土壤水分;测量原理;不确定度评定

1 绪论

土壤水分含量是土壤检测项目中大部分参数计算的基础数据，是否准确判断所使用土壤水分观测设备的可靠性，直接关系到其它参数计算的准確性，对土壤水分的测定是保障农业生产的重要手段。吉林省气象部门建立自动土壤水分观测站上百个，为准确把握传感器的计量特性，必须对传感器进行周期性校准。校准过程中标准介质的制备流程、读数装置、配套设备等都对校准结果影响较大，本文着重对校准结果的不确定因素进行分析。

2 测量原理

DZN1型和DZN2型土壤水分观测仪均是利用FDR原理（Frequancy Domain Reflectometry），土壤水分变化导致介电常数变化，而频率的变化受到电容的影响，根据探测器发出的电磁波在不同介电常数物质中的频率不同，传感器读出的频率与测量的体积含水量之间建立特定的校准等式，转化为体积含水量，计算被测物含水量。

3 校准结果的不确定度分析

3.1 实验室校准方法

自动土壤水分观测仪器校准流程包括检前准备、砂样制备、调试读数、环刀取样、取样烘干、称重计量和检后整理7环节。根据吉林省土壤类型和容重范围，多数土壤属于I、II类，容重集中在（1.5～1.8）g/cm3，适合选择240目石英砂作为模拟介质，选取5%、10%、15%、20%、25%作为校准点。校准结果的评定参照JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》。……