土壤是植物赖以生存的基础,在农林业中具有重要作用,土壤的含水率和土壤的紧实程度对于植物的生长发育有直接影响,现有的传感器或者仪器大多是对土壤含水率或者土壤紧实度的单一测量,由于土壤含水率和土壤紧实度之间具有较大的耦合作用,单一测量会存在较大偏差。针对于基于圆锥指数法的土壤紧实度测量中,由于无法消除摩擦力在圆锥仪贯入土壤过程中造成贯入速度不均匀而导致的测量精度不高的难题,论文在基于圆锥指数法的基础上,创新性的加入加速度的同步测量,从而消除圆锥仪在使用过程中由于贯入的快慢不一引起的误差,提高测量精度。在上述的基础上,进一步研究基于驻波率法的双金属环式土壤水分测量,并设计了一种土壤紧实度及水分复合测量装置。论文开始介绍了土壤的紧实度及水分测量的相关研究,并从测量原理出发,分别介绍其测量方法。针对于土壤紧实度测量选择得到业内普遍认可的圆锥指数法,在此基础上创新性的加入加速度同步测量。针对于土壤水分测量,在前人研究基础上采用驻波率法的金属双环式结构,并进行改进和优化设计。然后,本文根据已经选择的测量方法,分别对土壤紧实度及土壤水分测量进行硬件电路的设计,完成各部分的硬件设计之后,将所有的硬件集合起来完成整个电路板并进行结构兼容性的设计,形成整个复合传感器。之后对复合传感器的整体机械结构进行设计,按照ASAE(American Society for Acoustic Ecology,美国农业工程师学会标准),采用12.83mm的圆锥直径,用CATIA软件进行建模并绘制工程图纸加工。最后开展了一系列试验用于检测复合传感器的性能,包括标定试验、静态特性试验、动态特性试验、对比试验等,试验结果表明复合传感器线性拟合决定系数在0.96以上,测量精度误差在±2%以内,动态响应时间小于1s,测量准确度和稳定性和相关仪器性能一致,但使用更方便,价格更低廉,为农林业发展及生态的检测保护提供了一种有效手段。