基质栽培已越来越成为设施园艺的一个重要发展趋势。但是目前对基质理化性状检测的仪器设备缺乏，成为精准化基质栽培中的一个重要制约因素。本文以设计低成本基质多参数便携式检测仪为目标，通过分析现有土壤含水量、电导率(EC)和pH传感器原理，综合考虑技术与成本等因素，分别研制了适合测量基质含水量、电导率和pH的传感器，并结合单片机技术开发出基质多参数便携式检测仪。主要研究内容及结果如下:　　 1.基质含水量传感器设计　　 根据介电理论，基于基质组成成分——基质颗粒、水和空气的介电常数的差异性，设计了一种电容式基质含水量传感器。传感器探头为基于印刷电路板(PCB)技术加工而成的同面散射场结构。采用ANSYS软件仿真分析探头灵敏度、敏感深度随极距与极宽之比(a/b)的变化规律，得到a/b在0.8-1之间取值时，探头性能较优。推导出基质含水量传感器β参数标定模型，提出β模型的两点标定方法。采用谐振法设计电源、谐振、分频和频伏转化(F/V)电路，测量探头等效电容。通过泥炭、珍珠岩和醋糟含水量测定试验，结果表明:β模型能较好地描述输出电压信号与基质含水量之间的关系，最小相关系数R2=0.9554;除珍珠岩外，两点标定β参数的测量误差均小于0.025;泥炭、醋糟容重变化引起的测量误差小于0.025。　　 2.基质电导率传感器设计　　 根据电流-电压“四端法”测电导率原理，采用Wenner组态分布模式下的探针结构制作电导率探头。电路上，采用交流正弦波电压信号为激励，通过在电路中串接精密电阻并测得其两端电压，换算得到“四端法”中所需的电流参数。此方法避免了“四端法”中设计高稳定、高精度恒流源激励的需要，并可消除直流激励引起电极极化的系统误差。通过在不同EC溶液中标定试验，结果表明:溶液EC与两路电压输出信号之比存在很好的线性关系，相关系数R2=0.9924。　　 3.锑电极pH传感器设计　　 根据锑pH电极敏感机理与全氟磺酸树脂(Nafion)修饰膜选择性透过特性，提出一种由双层膜修饰的锑pH电极。在CHI660C电化学工作站测试平台上对此种电极性能测试，结果表明:电极输出电势E与pH值线性度好，相关系数R2=0.997;具有响应快、回差小、抗干扰能力强等优点。结合Ag/AgCl参考电极，设计了以具有极高输入阻抗芯片INA116提取两电极电势差电路为主的pH传感器电路。　　 4．基质多参数便携式检测仪研制　　 采用上述研制的三种传感器，结合凌阳SPCE061A单片机、显示屏、键盘等器件，搭建基质多参数便携式检测仪的硬件系统;在μnSPIDE2.0单片机开发环境中开发其配套软件，完成检测仪样机软硬件调试。在温室土槽基质中测试表明:检测仪样机运行稳定、可靠;含水量检测最大误差-0.012，电导率检测最大误差O.10ms/cm，pH检测最大误差-0.097。此检测仪在基质栽培中具有广阔有的应用前景。