快速的土壤水分检测技术对指导农业生产具有重要的意义。因此，目前急需一种快速便捷的土壤水分定量检测技术。
　　本文研究了一种能够快捷定量测量土壤水分的新方法：磁共振测量技术。优化设计了两种不同结构的inside-out型磁共振传感器，分别是三段式的哑铃型结构和两空心圆环磁体对立的空心Jackson型结构。对应的射频线圈分别是反向串联的螺线管结构和单螺线管线圈。论文提出了利用坐标搜索的非导数优化方法用以传感器射频线圈和永磁体的结构优化。然后利用实际制作的磁共振传感器，测量了土壤水分中的核磁信号，并通过分析得出核磁横向弛豫信号T2土壤中水分之间的关系。本文主要工作如下：
　　①总结了磁共振检测土壤水分的原理，其中包括磁共振信号的激励与接收和用CPMG脉冲序列测量磁共振横向弛豫信号T2的原理。
　　②通过研究inside-out结构磁共振传感器的性能指标，本文选取了传感器的信噪比好坏作为最终性能判断标准。并针对本文中的优化需求，提出了坐标搜索优化方法用于磁体结构和射频线圈结构优化。
　　③选取了两种小型化的inside-out传感器，并介绍了选择两种传感器的理由和各自的工作原理。针对目前inside-out磁共振传感器存在着静态磁场为梯度场和检测区域过于靠近传感器表面的不足，确定了建立均匀静态场以提高磁共振信号强度、扩展测量区域以保证磁共振信号原位性的设计要求。
　　④以坐标搜索法为优化方法,直径、高度和磁体间距为优化变量，在目标区域建立均匀磁场为优化目标，优化设计了传感器磁体。然后，以静态磁场作为背景场，使用坐标搜索法为优化方法，将线圈匝数、匝间距和线圈间距作为优化变量，传感器信噪比作为优化目标，优化设计了射频线圈。分别得到了两种传感器的最优结构参数。
　　⑤分别制作出了两套仿真最优结构的磁共振传感器。测量了传感器磁体产生的静态磁场，和仿真结果进行对比。通过检测纯水样品验证了哑铃型磁共振传感器具有更高信噪比。然后和旧哑铃型磁共振传感器对比测量了不同含水量的土壤样品，结果表明，新哑铃型磁共振传感器具有更高信号强度和T2一维谱分辨能力。
　　本文在用于土壤水分快速检测的磁共振传感器的性能评价指标、inside-out传感器优化以及实际测试等方面展开了一系列的工作。通过对比选择出了最优的inside-out传感器，为inside-out磁共振传感器在土壤水分检测领域应用的推广奠定了基础。