土壤水分是农业科学、水文科学和气象科学等领域的重要参数。针对当前土壤水分传感器只能测量特定深度以下土壤水分的不足,该文从土壤的介电特性入手,尝试将深埋式土壤水分传感器迁移至浅层土壤(5cm厚土层)中进行水分测量。通过改善探针结构,有效实现了浅层土壤水分测量。该研究的内容及主要成果如下：为了将深埋式介电原理土壤水分传感器迁移至浅层5cm土壤的水分测量中,该研究对锥形探针进行改良,提出一种平行探针结构。为了验证所提出探针结构的合理性,应用三维电磁仿真软件HFSS对探针、探针—土壤系统进行电磁仿真；并对仿真模型求解,分析探针阻抗变化情况。HFSS模型求解的理论结果显示,平行探针结构能够通过含水土壤实现电磁耦合,可以用于浅层5cm土壤水分的表面测量。同时,HFSS求解的理论结果还表明,传感器的灵敏程度将随着探针长度L和探针间距d的增大而分别减小。为了验证上述分析,设计有机溶液实验和烘干法实验。在此之前,通过控制变量法,验证了探针参数对传感器灵敏程度的影响。有机溶液实验结果表明制作的FD浅层土壤水分传感器的输出能够在一定程度上代表土壤中的水含量。烘干法则通过对5cm土层的实际测量,证明了介电理论应用于土壤水分表面测量的可能。这一结果是对深层土壤水分测量的补充。