1:系统介绍：
土壤水势（soil water potential）指相对于纯水自由水面，土壤水所具有的势能。是势能的一种形式。土壤水与自然界中其他物质一样，具有各种形式的能量，因流动速度甚小，忽略其动能，集中研究土壤水的势能。当水分进入土壤孔隙中，受到吸附力、毛管力、重力和溶质离子的引力等作用，分别产生基模势（包括吸附势、毛管势）、重力势、溶质势和压力势等。这些能量的总和称“总土壤水势”。每一项称“分势”。根据国际土壤学会土壤物理学术委员会（1963年）定义：在标准大气压下，从自由水面把无限少量的单位数量纯水等温、可逆地移动到土壤中某一吸水点，使之成为土壤水所做的功。其大小可清楚表明土壤水对作物的有效程度、土壤水运动的方向和速度。是研究土壤水分运动和土一植一气连续系统基本的概念。
土壤水势是“土壤水分势能值”的简称，亦称“总土壤水势”。土壤水由于受到各种力（如吸附力、弯月面力和重力等）的作用，其势能值一般足降低的。土壤水势就是土壤水与纯自由水势能的差值。压力单位为帕（Pa）。土壤水势反映了土壤水分的能量状态、运动的方向，以及对植物有效性的大小。
土壤水势 （water potential）是在等温条件下从土壤中提取单位水分所需要的能量，单位是巴（bar, 1 bar=100 kPa） 土壤水分 饱和，水势为零； 含水量 低于饱和状态，水势为负值，土壤越干旱，负值越大。一般植物的生存范围是0到-15pa（-1500 kPa）。
2：土壤水势监测系统组成：
数据采集单元:CR300，CR800，CR1000X采集器
土壤水势传感器：PF-Meter，TensioMark
机箱太阳能供电支架等辅助设备。
数据采集器选配：
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性能特征
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CR200X系列
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CR300系列
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CR800/CR850
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CR1000X
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CR3000
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CR6
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CR9000X系列
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*大扫描速率
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1 Hz
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10 Hz
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100 Hz
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100 Hz
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100 Hz
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1000Hz
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100,000 Hz
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模拟输入
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5个单端（无差分）
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6个单端
或3对差分
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6个单端
或3对差分
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16 个单端
或8对差分
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28个单端
或14对差分
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12个单端或6个差分
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每个CR9050/CR9051E/CR9055(E):
28个单端
或14对差分
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脉冲计数器
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2个
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2个
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2个
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2个
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4个
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16个
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每个CR9071含12个
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开关激发通道
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2个电压激发
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2个电压激发
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2个电压激发
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*大16个电压激发
*大16个电流激发
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4个电压激发
3个电流激发
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*大12个电压激发
*大12个电流激发
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每个CR9060含10个
电压激发
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数字控制端口
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2个I/O
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2个I/O
或1个RS-232 接口
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4个I/O
或2个RS-232 接口
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*大16个I/O，2 个RS232,2个RS485，8个SDI-12，8个RX/TX pair RS 232
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3个SDM、8个I/O
或4个RS-232
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*大16个I/O，2 个RS232,2个RS485，8个SDI-12，8个RX/TX pair RS 232
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每个CR9060含：1个SDM、8个I/O
或每个CR9071含16个I/O
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连续模拟输出
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0
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0
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0
|
0
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2
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0
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每个CR9060含6个
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通讯/数据存储端口
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1个RS-232
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1个USB,1个CSI/O, 1个10/100baseT（CR310）
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1个CS I/O
1个RS-232
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1个USB,1个CSI/O,1个MicroSD,1个10/100baseT
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1个CS I/O
1个RS-232
1个并行外围设备
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1个USB,1个CSI/O,1个MicroSD,1个10/100baseT
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1个CS I/O
1个RS-232
1个10M/100M 以太网
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输入电压范围
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0≤V＜2.5Vdc
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-0.1 to +2.5 Vdc
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±5Vdc
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±5Vdc
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±5Vdc
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±5Vdc
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±5Vdc （CR9050或CR9051E）
±50Vdc ( CR9055(E）)
±60Vdc （CR9058E）
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模拟电压精度
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±（0.25%读数+1.2mV偏移量），-40℃～﹢50℃
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±（0. 04%读数+偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0. 06%读数+1.2mV偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0.04% 测量值+偏移值）
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±（0. 04%读数+偏移量），0℃～﹢40℃
|
±（0. 04%读数+偏移量），0℃～﹢40℃
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±（0. 07%读数+4位A/D计数），-25℃～﹢50℃
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模拟分辨率
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*小0.6mV
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*小0.23μV
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*小0.33μV
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*小0.02μV
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*小0.33μV
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*小0.05μV
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*小1.6μV
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模拟/数字
转换位数
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12
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24
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13
|
24
|
16
|
24
|
16
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标准工作温度
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-40~50℃
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-40~70℃
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-25~50℃
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-40~70℃
|
-25~50℃
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-40~70℃
|
-25~50℃
|
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扩展工作温度
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N/A
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/
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-55~85℃（CR800）
-30~80℃（CR850）
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-55~85℃
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-40~85℃
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-55~85℃
|
-40~70℃
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内存（字节）
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106K （操作系统）
512K (数据储存)
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10M数据存储，2M（操作系统）
5M (CPU、程序保存)
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128MB闪存和4MB带内置供电的静态存储器
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2M（操作系统）
4M (数据储存、CPU、程序保存)
|
2M（操作系统）
4M (数据储存、CPU、程序保存)
|
6M（操作系统）
6M (数据储存、CPU、程序保存)
|
128K （程序）
128M (数据储存)
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供电(Vdc)
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7~16
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9.6~16
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9.6~16
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9.6~16
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10~16
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9.6~16
|
9.6~16
|
|
电流消耗（mA）
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~0.2(睡眠模式，无电台)
~3(活动，无电台)
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1.5(睡眠模式)
5(1 Hz采样速率，无RS-232通讯)
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~0.6(睡眠模式)
1~16(无RS-232通讯)
17~28(有RS-232通讯)
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<1 (睡眠模式)
55(20HZ扫描)
25(RS-232)
48（以太网）
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2 (睡眠模式)
3 (1 Hz采样速率)
10 (100 Hz采样速率)
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~0.8 (睡眠模式)
3 (1 Hz采样速率)
67 (20 Hz采样速率)
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750~1000（处理)
750~4000 (模拟测量)
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尺寸（厘米）
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13.2×17.6×4.8
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5.5×3.0×2.0
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24.1×10.4×5.1
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23.8×10.1×6.2
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24.1×17.8×9.7
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8×4×2.4
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40.0×24.8×20.3（实验室版机箱）
45.7×34.3×22.9（野外版机箱）
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重 量
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227g（CR200X、CR295X）
272g（CR206X、CR211X、
CR216X）
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242g（CR300）；288g（CR310）
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660g
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860g
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1.6Kg（无电池）
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0.42 Kg（无电池）
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~13.6 Kg (实验室版)
~18 Kg (野外版)
~12 Kg (CR9000XC)
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SDI-12 支持
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支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
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PakBus支持
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支持（仅叶节点）
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支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
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Modbus 支持
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支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
DNP3支持
|
否
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支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
数据存储方法
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表格
|
表格
|
表格
|
表格
|
表格
|
表格
|
表格
|
|
编程语言
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CRBasic
|
CRBasic
|
CRBasic
|
CRBasic
|
CRBasic
|
CRBasic
|
CRBasic
|
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CE认证
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CR200X、CR206X、
CR211X、CR216X
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有
|
有
|
有
|
有
|
有
|
有
|
|
质 保
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3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
3年
|
|
软件支持
|
|
Short Cut
|
支持
|
3.2或更高
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
PC200W
|
支持
|
4.4或更高
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
否
|
|
PC400
|
1.0或更高
|
4.4或更高
|
1.4或更高
|
1.2或更高
|
1.3或更高
|
4.3或更高
|
1.0或更高
|
|
LoggerNet
|
2.1或更高
|
4.4或更高
|
3.3或更高
|
3.0或更高
|
3.2或更高
|
4.3或更高
|
2.0或更高
|
|
RTDAQ
|
否
|
否
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
支持
|
|
PConnect
|
3.0或更高
|
4.4或更高
|
3.3或更高
|
3.1或更高
|
3.2或更高
|
4.3或更高
|
否
|
|
PConnect CE
|
2.0或更高
|
4.4或更高
|
2.2或更高
|
2.0或更高
|
3.2或更高
|
4.3或更高
|
否
|
PF-Meter土壤水势传感器
该水势传感器采用特殊设计的陶瓷平衡系统, 是基于摩尔热容原理,通过直接测量热容的变化，精度高,不需要标定。以数字信号传输pF值或hPa值，数字信号传输可以避免测量值的传输误差，所以电缆长度可以超过250米。与兼容的网络设备相连，可以组成一个由48个pF－Meter设备组成的dLOG网络，也可以通过GSM/GPRS传输数据，便于在世界任何一个角落访问。pF－Meter可以与个人电脑直接相连，在线使用。该传感器同时具备模拟信号输出，以方便用户使用。
适用范围：极端干旱地区、冻土、路基等其他特殊领域土壤水的研究。
技术参数：
大的测量范围 (pF 0-7 = 1-10,000,000 hPa / mBar)
优良的免维护 免除像传统张力计需要注水的维护
快速响应高精度 pF ± 0.05 pF
同时测量土壤温度(精度,±0.2℃)
测量值不受土壤盐分的影响
防霜冻
输出信号:
数字信号SDI-12 总线(水文总线协议)
GP总线
模拟信号0-7 V = pF 0- pF 7
0-10V=10000mBar
注：模拟信号输出没有温度输出
供电电压：10V-16V
TensioMark土壤水势传感器
该设备采用特殊设计的陶瓷平衡系统, 基于摩尔热容原理,直接测量热容的变化，通过内部微控制器MCU进行转换得出精度的水势值,用户不需要标定。外形和注水张力计相似，但无需注水维护，测量值不受土壤盐分的影响。该技术测量基质势范围宽、安装简单快捷、免维护、精度高。可组成稳定可靠的土壤水势测定系统。精准地监测田地中水分运移情况，广泛应用于SPAC子系统、田间土壤水分特征曲线、水土侵蚀、土力学特性研究等领域土壤水的研究、作物需水控制等。
产品特点：
分体式结构，测量部位体积小，使用灵活
防霜冻
不受土壤盐分影响
技术参数：
供电：7-15 VDC
输出信号：SDI-12
水势测量范围：7pF - 0 pF (10,000,000 hPa - 0 hPa)
水势分辨率：0.01 pF
水势精度：± 0.35 pF
土壤温度测量范围：-40 °C to +80 °C
土壤温度分辨率：0.1 °C
功耗：休眠：1.5mA，5秒工作频率时：50mA
尺寸：23 mm x 15 mm x 125 mm
线缆长度：5米
3：参考文献：
青藏铁路路基下部土体水热过程变化的监测研究 李明永， 吴青柏， 刘永智
土壤水势测定方法的选择及准确性研究 刘思春,高亚军,王永一,马爱生
太行山区典型植被对土壤水势动态的影响研究 王 鹏,宋献方,侯士彬
土壤水势温度滞后效应的研究 王国栋 张一平 张君常 傅志东
二种土壤含水量与水势关系 吴沿友 胡林生 谷睿智 吴沿胜 黎明鸿
