土壤水分的监测控制是农业生产的重中之重,土壤水分是农作物生存必不可少的养料。传统的土壤水分测量方法多为电子式的,有电阻电容式、热电偶式、TDR、FDR等,但它们都有着其使用的局限性,只能定点测量,不利于大面积分布式实时测量。由于光纤光栅在传感测量方面具有自身独特的优势,同时光纤光栅传感技术已广泛应用于现代智能监测领域等,故本文对基于光纤Bragg光栅的土壤水分测量方法展开了研究。本文首先介绍了光纤光栅传感技术和传统的土壤水分测量方法的国内外研究进展,对光纤Bragg光栅的温度及应变传感理论进行了阐述,并在此基础上系统地对光纤Bragg光栅的交叉敏感特性进行了分析研究。研究了光纤Bragg光栅土壤水分传感测量机理,并对光纤Bragg光栅土壤水分传感特性进行了光谱仿真,分别得到温湿度与光纤光栅中心波长对应关系的仿真结果,同时分别对有无交叉敏感时的光纤光栅反射谱进行了仿真研究。其次,基于聚合物的高分子吸附理论,研究了水敏材料的吸附机理,分析各类水敏材料的特性,并确定使用高分子聚合物材料聚酰亚胺（PI）作为水敏材料,同时对其水敏特性也进行了进一步研究分析。接着,研究了聚酰亚胺的合成机理及水敏材料的涂覆工艺,成功实现了在光纤Bragg光栅上涂覆水敏材料聚酰亚胺。另外,设计了光纤Bragg光栅土壤水分传感器的封装结构,结合传感器适用环境的基本使用要求,确定了封装设计的具体实施方案及温度补偿方案。最后,搭建了光纤Bragg光栅土壤水分测试实验系统,通过实验测试了含PI涂层的裸光纤光栅及本文所设计的封装光纤Bragg光栅土壤水分传感器在不同环境条件下的温湿度特性及响应时间、重复性等性能指标。通过数据分析可知,经过温度补偿后,设计的基于光纤Bragg光栅的土壤水分传感器在5%RH～75%RH的土壤湿度范围内,其湿度灵敏度系数为8.75pm/%RH。研究结果表明,相对于传统的探针式土壤水分传感器,本文所研究的基于光纤Bragg光栅的土壤水分测量方法可以实现对土壤水分的实时监测,有良好的实际应用前景。光纤Bragg光栅土壤水分传感器具有耐腐蚀、响应快、精度高、体积小、无源性等优良特性,可以适用于一般的农田水利测试系统,实现对土壤水分的分布式实时监测。