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目前，國內外有很多種土壤水分測定方法，進而有不同的土壤水分傳感器。比如：時域反射法（TDR），石膏法，紅外遙感法，頻域反射法/頻域法(FDR/FD法)，滴定法，電容法，電阻法，微波法，中子法，Karl Fischer法，γ射線法和核磁共振法等。
TDR法水分傳感器：
TDR法是上世紀80年代發展起來的一種土壤水分測定方法，中文為時域反射儀。這種方法在國外應用相當普遍，國內才剛開始引進，各部門都相當重視。TDR是一個類似于雷達系統的系統，有較強的獨立性，其結果與土壤類型、密度、溫度基本無關。而且還有很重要的一點就是，TDR能在結冰下測定土壤水分，這是其他方法*的。另外，TDR能同時監測土壤水鹽含量，且前后兩次測量的結果幾乎沒有差別。這種測定方法的度可見一斑。
FDR和FD法水分傳感器
因為TDR法設備昂貴，在80年代后期，許多公司(如AquaSPY, Sentek. Delta-T， Decagon)開始用比TDR更為簡單的方法來測量土壤的介電常數，FDR和FD法不僅比TDR便宜，而且測量時間更短，在經過特定的土壤校準之后，測量精度高，而且探頭的形狀不受限制，可以多深度同時測量，數據采集實現較容易。
電阻法水分傳感器：
電阻法利用石膏、尼龍、玻璃纖維等的電阻和它們的含水量有關。當把這些中間物加上電極放置在潮濕的土壤中，然后一段時間后，這些東西的含水量達到平衡。由于電阻和含水量間的關系，我們先前標定電阻和百分數間一定的對應關系，然后就可以通過這些組件，得到1~15大氣壓吸力范圍內的水分讀數。
中子散射(neutron scattering)法水分傳感器
中子法適合測定野外土壤水分。它根據氫在急劇減低快中子的速度并把它們散射開的原則，現在市面上已經有1測定土壤水分的中子水分計。中子水分計有很多方面的優點，但是對有機質土壤有相當的限制，而且它不適宜測定0-15cm的土壤水分含量。
γ射線法水分傳感器
與中子儀類似，γ射線透射法利用放射源137Cs放射出γ線，用探頭接收γ射線透過土體后的能量，與土壤水分含量換算得到。
