作为一个农业型大国,我国的农业现代化水平落后,并且水资源匮乏,实施精准灌溉是我国农业发展的趋势。田间土壤湿度检测能够为精准灌溉提供源头数据和决策依据,具有重要意义。基于上述研究背景,鉴于声表面波技术无源无线的优势和无人机巡检速度快的特点,本文采用声表面波技术并结合无人机实现了土壤湿度数据的获取。在理论分析方面,通过耦合模理论对阻抗负载型声表面波传感器进行建模与仿真分析。建立了传感器回波特性与敏感元件容值之间的耦合模模型,仿真分析了回波峰值、相位随敏感元件容值的变化规律,仿真结果表明,峰值变化比相位更灵敏;此外,进一步仿真了叉指换能器的叉指对数、反射栅的叉指对数、匹配网络对阻抗负载性能的影响,为土壤湿度传感器的优化设计奠定了理论基础。在传感器设计方面,基于声表面波阻抗负载原理,根据土壤介电常数与土壤湿度之间的对应关系,使用湿敏探针作为敏感元件,以声表面波器件作为无线接口,从而构成一种混合型传感器。针对声表面波器件的设计,设置参考反射栅消除了检测距离的影响,并采用双向结构提高了无线检测距离,同时还通过时分多址的设计方案避免了回波信号的碰撞问题,实现了对同一表面位置不同深度层级土壤湿度的同时检测;针对敏感元件的设计,采用在印刷电路板上铺铜的方式设计了湿敏探针,并使用ANSYS软件仿真优化了探针的结构参数,同时还分析了探针的有效敏感土壤范围。在检测系统设计方面,提出了如下检测方案:将传感器在田间按一定的拓扑规则布置,采用无人机搭载阅读器及阅读器天线快速巡检各传感器,从而获取土壤湿度数据。首先,设计、制作、测试了阅读器,并搭建了基于无人机的土壤湿度查询平台,包括阅读器、阅读器天线、无人机及地面站;之后,对无人机及地面站进行了二次开发,实现了无人机与阅读器之间的串口通讯以及无人机与地面站之间的Mavlink通讯;最后,对检测系统进行了地面与无人机遥测实验,实现了双层级土壤湿度的同时检测,并有效消除了检测距离的影响,系统的无线检测距离可达2.3米,地面实验湿度检测精度为±1.5%,无人机搭载阅读器及天线成功巡检各传感器节点,最大误差2.58%。