我国是一个水资源相对贫乏的国家。我国水资源人均占有量仅为2240m3，约为世界人均的1/4，是世界上最缺水的13个国家之一。在极度缺水的同时，我国水资源利用率低，浪费极其严重，农业用水的浪费占所有水资源浪费的80％。采取一切必要的措施实施节水灌溉已经迫在眉睫。土壤墒情监测是实现节水灌溉的前提。土壤墒情，即土壤含水量，科研工作者可以通过对土壤墒情进行监测，实时获取土壤墒情信息，并根据墒情具体情况对水资源进行有效的分配，实现“变量灌溉”，使有限的水资源得到优化配置和合理使用。为了可靠而又精确地获取土壤墒情信息，普遍采用的方法是利用土壤水分传感器感知土壤含水情况，以决定是否采用相应的灌溉措施。　　本文根据大规模土壤墒情监测系统对土壤水分传感器的要求，研发了一种基于信号波形幅度检测和放大技术的PA-1（Precision Agriculture，PA）电容式土壤水分传感器，并利用该传感器，结合无线传感器网络技术，构建土壤墒情监测系统。　　本文的工作主要包括以下四个方面:　　(1)设计了一种基于信号波形幅度检测和放大技术的PA-1电容式土壤水分传感器。首先介绍了该传感器的量测原理、电路设计，然后按照基于土壤介电特性的土壤水分传感器标准标定方法在标准溶液中对该传感器进行标定，标准溶液中的实验结果显示传感器可线性量测土壤水分，量测曲线线性度高。通过实验考察传感器的灵敏度、温漂、抗电磁干扰能力及功耗特性，并在同样的实验条件下与美国Decagon公司EC-5土壤水分传感器进行对比，实验结果显示，PA-1电容式土壤水分传感器具有灵敏度高、温漂低、抗电磁干扰能力强及功耗低的优点。　　(2)建立电容式土壤水分传感器电学模型。以往工作在对电容式土壤水分传感器电学模型进行研究时，缺乏对电极表面与土壤接触界面间的电化学活动的深入分析，本文在建立电学模型时，考虑到了电极表面与土壤接触界面间的接触电阻和接触电容，并指出接触电阻和接触电容是由电极与土壤间的双电层效应导致的。本文对考虑双电层的电学模型和未考虑双电层的电学模型进行仿真。仿真结果显示，考虑双电层的电学模型与实验数据的拟合优度高于未考虑双电层的电学模型与实验数据的拟合优度。考虑双电层的电学模型的优越性在土壤水分低(2.6％～10％)的土样中体现得更为明显。　　(3)利用PA-1电容式土壤水分传感器对四种不同土质土壤含水量进行量测，目的是为了考察土质对量测的影响，结果发现，土质对传感器灵敏度有显著影响，土壤中粘粒含量与灵敏度相关性最高，灵敏度随着土壤中粘粒含量比例的增加而降低，造成这种现象的原因是由于相比其他土壤颗粒，双电层现象在粘粒上体现得更为明显，粘粒越多的土壤中结合水占总水分的比例越高，又由于结合水造成的接触电容小于土壤电容，所以在相同土壤水分下，含粘粒越多的土壤中传感器灵敏度越低。　　(4)采用PA-1电容式土壤水分传感器，结合无线传感器网络技术，构建土壤墒情监测系统，在校园环境下对系统单跳最远通信距离和稳定性进行测试。结果显示，最远通信距离为130米，稳定性良好。