湿度传感器
阅读：366发布：2020-05-12
专利汇可以提供湿度传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种新型的、有用的 传感器 和测量系统采用一种传输 电极 ，该传输电极提供的传输电极的长度大于传感器的长度，允许利用高频测量方法有效地、准确地确定一定体积的材料的湿度。该传感器的结构允许该传感器直接插入材料，无须对材料挖空或回填传感器。该传感器可以用作测量系统的一部分，优选地，一个或多个传感器通过场 节点 管理，该场节点与系统主节点互通。，下面是湿度传感器专利的具体信息内容。
1.一种传感器，用于测量该传感器周围一定体积的材料的湿度，该传感器包括：
一电路，该电路实施高频方法来测量湿度，该电路具有连接在其上的信号传输电极；
一支撑该电路和该信号传输电极的安装基材；
所述信号传输电极的电长度大于所述安装基材的物理长度；以及
一封装所述安装基材和所述电路的传感器主体，传感器主体至少在接触所述电路的部分为非导电的。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述信号传输电极的长度大于所述安装基材的物理长度的两倍。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述信号传输电极的长度大于所述安装基材的物理周长。
4.根据权利要求1-3之一所述的传感器，其特征在于，所述安装基材为一印刷电路板，所述信号传输电极为复合电极，由多个串连的导体段在所述印刷电路板的两侧形成。
5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述多个串连的导体段位于所述印刷电路板的交替边，每一个串连的导体段通过在所述印刷电路板对侧之间延伸的导体连接至下一个串连的导体段。
6.根据权利要求1-5之一所述的传感器，其特征在于，所述传感器主体包括一刚性的载体架和绕所述安装基材和所述电路的不导电的介电套。
7.根据权利要求1-6之一所述的传感器，其特征在于，所述电路设置为向所述信号传输电极的一个输入处施加一个或多个电脉冲，并且进一步设置为分析在所述信号传输电极的一个输出处接收到的一个或多个电脉冲时的响应特性。
8.根据权利要求1-6之一所述的传感器，其特征在于，所述电路设置为向所述信号传输电极的一个输入处施加一个或多个正弦电信号，并且进一步设置为分析在所述信号传输电极的一个输出处接收到的一个或多个正弦电信号时的振幅和相位特性中的至少一个。
9.一种传感器，用于测量该传感器周围一定体积的材料的湿度，该传感器包括：
多个电路，每一电路实施高频方法来测量湿度，每一电路具有一连接在其上的信号传输电极；
多个安装基材，每个安装基材对应和支撑所述多个电路中的一个不同电路；
每一信号传输电极的电长度大于每个对应的安装基材的物理长度；
一封装所述多个安装基材和所述多个电路的传感器主体，传感器主体至少在接触所述多个电路的部分为非导电的；
其中，所述多个电路的每一个可以测量邻近其相应安装基材的一定体积的材料的湿度。
10.根据权利要求9所述的传感器，其特征在于，每个所述信号传输电极的长度大于其相应的安装基材的物理长度的两倍。
11.根据权利要求9所述的传感器，其特征在于，每个所述信号传输电极的长度大于其相应的安装基材的物理周长。
12.根据权利要求9-11之一所述的传感器，其特征在于，每个所述安装基材为一印刷电路板，每个所述信号传输电极为复合电极，由多个串连的导体段在相应的印刷电路板的两侧形成。
13.根据权利要求12所述的传感器，其特征在于，所述多个串连的导体段位于相应印刷电路板的交替边，每一个串连的导体段通过在相应印刷电路板对侧之间延伸的导体连接至下一个串连的导体段。
14.根据权利要求9-13之一所述的传感器，其特征在于，至少一个所述多个安装基材中还包括一第二湿度传感器，该第二湿度传感器采用测量模态以提供邻近所述至少一个安装基材的材料的湿度的第二次测量。
15.根据权利要求14所述的传感器，其特征在于，所述第二湿度传感器设置为测量与由所述至少一个安装基材支撑的多个电路之一相比更小体积材料的湿度。
16.根据权利要求9-15之一所述的传感器，其特征在于，所述传感器主体包括一刚性的载体架和绕每一电路和相应的安装基材的不导电的介电套。
17.根据权利要求9-16之一所述的传感器，其特征在于，所述多个安装基材基本上共面并且设置为在所述传感器主体的基本上纵长向上。
18.根据权利要求9-17之一所述的传感器，其特征在于，至少一个电路设置为向相应的信号传输电极的一个输入处施加一个或多个电脉冲，并且进一步设置为分析在所述信号传输电极的一个输出处接收到的一个或多个电脉冲时的响应特性。
19.根据权利要求9-17之一所述的传感器，其特征在于，至少一个电路设置为向相应信号传输电极的一个输入处施加一个或多个正弦电信号，并且进一步设置为分析在所述信号传输电极的一个输出处接收到的一个或多个正弦电信号时的振幅和相位特性中的至少一个。
20.根据权利要求1-19之一所述的传感器，其特征在于，所述传感器主体包括一逐渐变尖的第一端，用于方便插入要测试的材料中。
21.根据权利要求1-20之一所述的传感器，其特征在于，所述传感器主体包括与第一端相对的第二端，以受力驱动所述传感器主体进入要测试的材料中。
22.根据权利要求1-21之一所述的传感器，其特征在于，还包括：
一连接到所述传感器主体的盖；
电连接从该盖伸出以向该传感器提供电源；
该盖设置为允许电缆伸出的相对该传感器长度方向的角度在0到90度之间。
湿度传感器
技术领域
背景技术
[0003] 电导率传感器缺点在于测量缺乏精确度/灵敏度，其必须与土壤电接触，以及不适于测量较低的湿度，因此其通常不是可以接受的方案。
[0005] 通常，必须在土壤里钻孔来放置TDT传感器，然后将土壤回填到该传感器或传感器传输电极周围。挖土和回填土壤的要求增加了安装TDT传感器的成本，也导致邻近该传感器的土壤具有与土壤本体不同性能，例如密度。传感器周围的这样的不同土壤特性导致了读取的土壤特性不太准确。
[0006] 另外，由于需要长的传感器传输电极，TDT传感器提供对较大量土壤的测量，这在有些情况下是不期望的。
[0007] 另一种已知的土壤传感器公开于Wrzesinski等人的美国专利6,441,622中，该专利教导了一种时域反射(TDR)土壤传感器，该传感器采用了被一圆柱形附属电极盘绕的盘绕式传感器传输电极。该传感器安装在地上，要测量的土壤置于所述附属电极和所述盘绕式传感器电极之间的空腔内。显然，Wrzesinski传感器的安装需要挖土并将土壤回填至传感器周围和内部。
发明内容
[0009] 根据本发明的第一方面，提供一种测量周围一定体积的材料的湿度的传感器，该传感器包括：一电路板，该电路板带有采用时域透射量测法的电路(electric circuit)，以测量信号传输电极周围的材料的湿度，该信号传输电极连接该电路，该信号传输电极的电长度(electrical length)大于该电路板的物理长度；一封装该电路板的传感器主体，传感器主体接触该电路板的部分由不导电的介电材料制成，传感器主体具有第一端和与第一端相对的第二端，第一端插入要测量的材料，第二端可以受力以驱动该传感器进入所述材料。
[0010] 优选地，所述信号传输电极为复合电极，由多个串连的导体段在电路板的交替边形成。还优选地，传感器主体绕所述电路板模制。
[0011] 根据本发明的第二方面，提供一种测量周围一定体积的材料的湿度的传感器，该传感器包括：至少两个电路，每一电路采用时域测量方法测量连接该电路的信号传输电极周围的材料的湿度，每一电路的信号传输电极的电长度大于该电路的整体物理长度；一封装每一个电路的传感器主体，该电路设置为沿传感器主体的长度为线性方式，传感器主体接触电路的部分由不导电的介电材料制成，传感器主体具有第一端和与第一端相对的第二端，第一端插入要测量的材料，第二端可以受力以驱动该传感器进入所述材料；所述至少两个电路的每一个测量邻近其相应电路的一定体积的材料的湿度。
[0012] 优选地，每一电路还包括一第二湿度传感器，以提供邻近该电路的材料的湿度的第二次测量。还优选地，所述第二湿度传感器测量与时域测量方法电路相比邻近电路板的更小体积材料的湿度。
[0013] 优选地，所述信号传输电极为复合电极，由多个串连的导体段在电路板的交替边形成。
[0014] 根据本发明的另一方面，提供一种测量周围一定体积的材料的湿度的传感器，该传感器包括：一电路，该电路实施高频方法来测量湿度，该电路具有连接在其上的信号传输电极；一支撑该电路的安装基材；该信号传输电极的电长度大于安装基材的物理长度；一封装所述安装基材和所述电路的传感器主体，传感器主体至少在接触电路的部分为非导电的。
[0015] 根据本发明的又一方面，提供一种测量周围一定体积的材料的湿度的传感器，该传感器包括：多个电路，每一电路实施高频方法来测量湿度，每一电路具有一连接在其上的信号传输电极；多个安装基材，每个安装基材对应和支撑多个电路中的一个不同电路；每一信号传输电极的电长度大于每个对应的安装基材的物理长度；一封装所述多个安装基材和所述多个电路的传感器主体，传感器主体至少在接触所述多个电路的部分为非导电的；其中，所述至少多个电路的每一个可以测量邻近其相应安装基材的一定体积的材料的湿度。
[0016] 本发明提供一种传感器和测量系统。本发明的传感器采用新型的复合传输电极，其提供的传输电极的长度大于传感器的长度，允许利用高频测量方法有效地、准确地确定邻近该传感器的一定体积的材料的湿度。该传感器的结构允许该传感器直接插入材料，一旦传感器安装在材料中，无须挖空或回填传感器。该传感器可以用作测量系统的一部分，优选地，一个或多个传感器通过场节点(field node)管理，该场节点与系统主节点互通(interoperate)。附图说明
[0017] 现在参考附图仅仅以示例的方式描述本发明的优先实施例，其中，[0018] 图1示出了根据本发明的传感器的部分透明立体图；
[0019] 图2示出了用于和图1的传感器使用的电路板；
[0020] 图3示出了图2中区域A的放大视图；
[0021] 图4示出了根据本发明的另一个传感器的立体图；
[0022] 图5示出了涂覆有保护涂层的图4的传感器；
[0023] 图6示出了根据本发明的又一个传感器的立体图；
[0025] 图8示出了根据本发明的又一个非限定性实施例的传感器的立体图；
[0026] 图9示出了根据一个非限定性的实施例的、图8的传感器剖面B；
[0027] 图10示出了根据又一个非限定性的实施例的、图8的传感器剖面B；
[0028] 图11示出了用于图8的传感器的基材的平面图；以及
[0029] 图12示出了图11的基材的区域C的局部剖面图。
具体实施方式
[0030] 在图1中，根据本发明的传感器整体标记为20。尽管在此的讨论参考对土壤湿度的测试，但是本发明不限于此，根据本发明的传感器可以用于确定多种材料的湿度，包括谷物、化学原料、油类和石油产品等。这样的应用在本发明的范围之内。
[0031] 尽管后面的描述讨论了TDT技术，本领域技术人员可以理解，其他技术诸如时域反射法或其他时域或频域测量方法也可以用于本发明。因此，本发明不限于采用TDT技术。
[0032] 传感器20包括一主体，该主体包括楔形部分24和圆柱形头部28。楔形部分24的形状和大小允许传感器20通过对圆柱形头部28施加力插入要取样的土壤，插入方式类似帐篷桩的形式，施加力例如通过锤子或其他工具，下面会详细描述。
[0033] TDT电路位于电路板32上，电路板32位于楔形部分24内。电连接36，包括来自TDT电路的信号线和对传感器20的电源供应，从传感器20的外部延伸穿过圆柱形头部28然后连接电路板32。
[0035] 图2示出了电路板的细节。如图所示，电路板32包括中央部分38和一组连接点40，TDT电路安装在中央部分38上，电连接36(未示出)连接连接点40。
[0036] 用于TDT电路的信号传输电极44位于邻近电路板32的每侧并沿着电路板32的每一面。优选地，如图3所示，第一组导体48(如虚线所示)设置在电路板32的一面之下，第二组导体52设置在电路板32的另一面之下。第一组导体48中每一个的第一端通过一贯通连接器或孔56连接至第二组导体52中相应导体的第一端。
[0037] 第二组导体52中每一相应导体的另一端通过孔60连接至第一组导体48中相应导体的另一端。可以看出，两组导体48和52通过孔56和60电连接，以形成单个的、长的复合信号传输电极44，该电极从在电路板32前面的组48的一个导体交替到电路板32后面的组52的一个导体，然后再返回在电路板32前面的组48的一个导体，等等。
[0038] 如图2所示，所得的复合信号传输电极44向下延伸穿过电路板32的一个边缘，然后穿过电路板32的底部，然后向上延伸到电路板32的另一个边缘。
[0039] 导体组48和52以及孔56和60的设置获得了一个信号传输电极44，该电极与线性传输电极相比占据大大降低的物理长度，但是还能提供更长传输电极的优点，尤其是单独的传输电极44能与测量的材料在更长长度上交互，因而相对使用较短电极的系统增加了测量的灵敏度和准确度。在图2和图3的特定例子中，电路板32约18英寸长，而用于TDT目的的信号传输电极44约6英尺(合72英寸)长。
[0040] 本领域技术人员可以理解，导体组48和52以及孔56和60均可以用传统的印刷电路板技术制造，因此制造电路板32的成本大大低于现有技术的制造传输信号电极的方法。而且，由导体组48和52制造的信号传输电极44附在电路板32的两侧的构造允许信号传输电极44的有效信号长度(TDT测量必须的)比传感器的物理长度长很多。
[0041] 本领域技术人员可以理解，尽管用已知的印刷电路板制造技术来制造复合信号传输电极44是目前优选的，本发明并不限于这种构造。例如，信号传输电极44可以通过以下方式来制造：将传输线绕一不导电的杆(未示出)或其他部件制成线圈(未示出)；然后将该线圈装入传感器20中。
[0042] 信号传输电极44实现的缩短的物理长度提供了又一个优点，传感器20测量的土壤的体积与传感器20的物理长度相关，而对该体积测量的准确度与复合电极44的有效信号长度相关。在上述图2的例子中，这意味着传感器20测量的土壤约18英寸长，而其准确度为带有6英尺信号传输电极长度的传感器的准确度。
[0043] 另外，如果需要，电路板32可以装有额外的装置，例如温度测量装置，以提供关于传感器20周围的材料的附加信息。
[0044] 如上所述，本发明的另一个优点是，传感器很容易放入要测量的土壤或其他材料。具体来说，在许多情况下，可以通过在头部28施加力，例如通过锤子、木槌或其他适当工具，将部分24压入土壤或其他材料来放置传感器20，使得楔形部分24在邻近信号传输电极
44的区域能够紧密接触未干扰的土壤。
44的区域能够紧密接触未干扰的土壤。
[0045] 图4示出了根据本发明的另一个实施例的传感器100，其中与传感器20的组件类似的组件用类似的附图标记表示。在该实施例中，传感器100包括基本上楔形的主体104，该主体包括容装电路板32的中央槽108。主体104可以由挤压成型的金属或适当的模制塑料制成，一旦安装好电路板32并且电连接36正确定位，传感器100可以涂覆以保护性的不导电介电涂层，例如环氧树脂或聚氨酯涂层，以防止腐蚀并电学上包覆电路板32上的电路，以及将电路板32固定在正确位置。图5示出了涂覆保护涂层后的传感器100。
[0046] 图6示出了根据本发明的另一个实施例的传感器200，其中与传感器20和100的组件类似的组件用类似的附图标记表示。如图所示，传感器200的主体104比传感器100的主体长，中央槽108也相应地长。图中还示出，中央槽108带有插入其中的电路板32-1、电路板32-2、电路板32-3、电路板32-4和电路板32-5。
[0047] 用于每一电路板32-2、32-3、32-4和32-5的电源和信号连接器均与上述相应电路板的连接器204相连(详见图2)。每一个相应的电路板32提供由连接器204到连接点40的总线穿越(未示出)，最后连接到电路板32-1上的连接点40，该连接点连接电连接36。一旦传感器200安装，其可以如前述涂覆以适当的保护性涂层。
[0048] 如上所述，在电路板32上的复合传输电极的设置允许准确地测量绕电路板的一定体积的土壤的湿度。在传感器200，多个电路板32-1、32-2、32-3、32-4和32-5放置在传感器200内，以提供沿传感器200长度的相应体积的土壤的信息。这样，传感器200可以提供表征邻近电路板32-1的一定体积土壤的湿度的信号、表征邻近电路板32-2的一定体积土壤的湿度的另一信号、表征邻近电路板32-3的一定体积土壤的湿度的又一信号、表征邻近电路板32-4的一定体积土壤的湿度的又一信号和表征邻近电路板32-5的一定体积土壤的湿度的又一信号。这样，用户可以获得沿传感器200长度的湿度曲线。
[0049] 尽管图6示出的传感器带有5个电路板32，本发明不限于这种设置，传感器200可以包括2个、3个、4个、6个或者所期望的、基本上任意数量的电路板。
[0050] 如果需要，传感器100或传感器200的电路板32还可以包括一个或多个附加湿度传感器。这样的附加湿度传感器的例子包括但不限于电容式传感器、电导率传感器或者时域透射或反射传感器。
[0051] 这些附加传感器设置为通过电连接36提供它们的输出信号，这些附加传感器在测试模态操作时在紧邻该附加传感器的、相对TDT传感器来讲较小的测量范围操作。随着后面的讨论会明白，这些附加传感器测量时不必提供高准确度，因此便宜的实现方案可以用于这些附加传感器。
[0052] 因此，带有电路板32并包括附加传感器的传感器100或200可以利用TDT测量电路提供邻近每一电路板32的一定体积的土壤的湿度的准确测量，但是由附件传感器可以提供紧邻该附加传感器的湿度信息。因此，包括附加传感器的传感器100或200可以提供水穿透土壤的速率的表征，在此称作“润湿峰”(wetting front)。润湿峰通过土壤的传递的表征可以提供另一个控制灌溉系统的有用措施。
[0053] 图7示出了根据本发明的测量系统400。系统400包括多个根据本发明的传感器，在示出的实施例中为传感器20。但是，本领域技术人员可以理解，如果需要的话也可以在系统400内采用传感器100或传感器200或者传感器20、100和200的组合。
[0054] 每个传感器20通过适当的连接408连接到场节点404，连接的场节点404管理其连接的传感器。场节点404和其管理的多个传感器20的组在此称作“小组”。目前优选地，场节点404a和404b分别对它们管理的传感器20a-1到20a-4的每一个和传感器20b-1到20b-4的每一个提供电源，分别从它们管理的传感器20a-1到20a-4的每一个和传感器20b-1到20b-4的每一个接收传感器信号。因此，在目前优选的实施例中，连接408a和408b为电缆连接。但是，可以理解，在一些情况下，理想的是每一个传感器20都带有自己的电源和无线发射器，将其传感器信号通过无线信号发送，这样的设置也在本发明的范围之内。
[0055] 每一个场节点404可以管理一个或多个传感器20，并且优选地包括对这些传感器20供电的耐用的装置。在当前的实施例中，场节点404包括一组太阳能电池和可充电电池系统(未示出)，该电池系统对场节点404和其管理的每一个传感器20供电。但是，可以理解，场节点404可以连接外部电源，例如120伏交流电源或者其他可用的适当的电源，或者如果需要的话由适当组的一次性电池等等来供电。
[0056] 除了优选包括对传感器20供电的电源，场节点404包括一处理器，例如适当的8位或16位微控制器，和一适当的存储器，例如闪存或带备用电池的静态只读存储器，存储器的操作允许场节点404接收、处理和存储来自传感器20的表征每个传感器20的每个电路板32测量的湿度值的信号和/或来自电路板32的任何其他信息，例如温度测量等。
[0057] 场节点404还包括一通信装置，例如无线收发机412，通过无线收发机场节点404可以向系统主节点416提供存储的信号，系统主节点带有相应的无线收发机420，和/或场节点404可以从系统主节点416接收指令。在本发明目前优选的一个实施例中，场节点404和系统主节点416通过与IEEE 802.15.4/Zigbee协议兼容的数字通信系统通信，这种标准和协议的内容在此全文引作参考。
[0058] 系统主节点416可以直接连接用户，例如直接连接在手提电脑或个人电脑上，也可以通过适当的方式连接到远程用户，例如通过数据通信网络诸如因特网。系统主节点416可以通过合适的物理的或无线的数据链路连接到用户或数据通信网络。
[0059] 本领域技术人员可以理解，土壤测量系统400可以以多种方式操作。例如，场节点404可以处理和储存以常规间隔来自所管理的传感器20的信号并将那些存储的信号以预设间隔(例如每小时、每天等)或根据要求发送给系统主节点。在其他实施例中，场节点404可以处理来自所管理的传感器20的信号并将那些信号基本上实时地发送给系统主节点416。本领域技术人员可以理解，可以有多种其他方式来操作土壤测量系统400。
[0060] 本发明提供一种新型的有用的土壤传感器和土壤测量系统。所述土壤传感器采用新型的复合传输电极，其提供的传输电极的长度大于传感器的长度，允许利用TDT方法有效地、准确地确定邻近该传感器的一定体积的土壤的湿度。该土壤传感器的结构允许该传感器直接插入土壤，无须挖空土壤或对传感器回填土壤。该土壤传感器可以周作土壤测量系统的一部分，优选地，一个或多个传感器通过场节点管理，该场节点与系统主节点互通。
[0061] 现在参考附图8-12描述又一个非限定性实施例，其中与传感器20的组件类似的组件用类似的附图标记表示，附图标记带有后缀“a”。
[0062] 参考图8，又一个非限定性实施例的传感器整体示为300。传感器300包括一主体22，该主体包括一凿子形部分24a和一头部28a。电子测量电路支撑在安装基材32a(见图
8中的虚线)，该安装基材容装在主体22内，下面会详细描述。在图8所示的一些非限定性实施例中，安装基材32a可以完全容装在凿子形部分24a内。但是，本领域技术人员可以理解，安装基材32a例如也可以部分容装在头部28a内。电连接36a从传感器300延伸进头部28a并连接到基材32a。电连接36可以是带套的缆线，可以包括但不特别限于信号导线和传感器300的电源供应。
8中的虚线)，该安装基材容装在主体22内，下面会详细描述。在图8所示的一些非限定性实施例中，安装基材32a可以完全容装在凿子形部分24a内。但是，本领域技术人员可以理解，安装基材32a例如也可以部分容装在头部28a内。电连接36a从传感器300延伸进头部28a并连接到基材32a。电连接36可以是带套的缆线，可以包括但不特别限于信号导线和传感器300的电源供应。
[0063] 传感器300的主体22包括半部64和66。传感器还可以包括一个盖68。半部64、66和盖68可以由金属或者适当的非金属材料模制或挤出成型。本领域技术人员可以理解，如果金属用于半部64、66和盖68之一，安装基材32a在插入主体22前可以涂覆非导电材料。例如，主体22可以构成硬塑料或金属的刚性的载体架，而安装基材32a可以在主体22内包以非导电介电套。
[0064] 图9和图10示出了在传感器300的B区域的剖视图中的半部64和66。应注意，在剖视图中，凿子形部分24a优选为其第一尺寸明显大于第二尺寸。例如，在图9和图10中，凿子形部分24a的宽度明显大于高度。这样的设置允许，例如在传感器300安装在土壤中测量湿度时，传感器300相对地面(未示出)水平安装而不会明显阻碍传感器300周围的水随重力流动。
[0065] 图9示出了在一些非限定性实施例中主体22的半部64和66的分割。图10类似地示出了在其他一些非限定性实施例中半部64和66的分割。本领域技术人员可以理解，半部64和66的其他的设置是可以的，也落入了本说明的范围。
[0066] 如图9和10所示，主体22的半部64和66的每一个可以在此限定一个通道70，该通道用于容装一部分安装基材32a(未示出)。半部64和66的通道70在半部64和66相接时形成主体22内的空腔，用于容装安装基材32a。
[0067] 通过一坚固器(例如粘合剂)将半部64和66连接在一起，以形成内部带空腔的主体22a，来完成传感器300的安装。在主体22a内限定的空腔可以延伸到头部28a，因而在头部28a处提供了一个开口，安装基材32a可以滑动插入该开口。在其他一些非限定性实施例中，在主体22a内限定的空腔不延伸到头部28a，在将半部64和66连接在一起之前，至少部分安装基材容装在通道70。可以理解，一旦安装基材32a容装在传感器300的主体22内，连接36a可以连接到安装基材32a。
[0068] 一旦将半部64和66连接在一起并且安装基材32a通过头部28a处的开口插入空腔内，主体22内的空腔的余留空隙会加入填料。填料可以是例如聚氨酯或环氧树脂组合物，或者是本领域技术人员所知的其他适当的材料。盖68然后如图8所示盖在主体22的头部28a。盖68可以通过一紧固件诸如粘合剂连接在主体22的头部28a。
[0069] 本领域技术人员可以理解，如图8所示，盖68允许电连接36a相对主体22的长度L以基本上90°从传感器300伸出。本领域技术人员也可以理解，电连接36a也可以相对长度L以基本上0°或180°或者上述角度之间的角度从传感器300伸出。通常，该68可以制造为例如提供有空隙72，以允许连接36a以相对传感器300的多种不同角度从传感器300伸出。
[0070] 现在参考图11和12描述传感器300的安装基材32a。在一些非限定性实施例中，安装基材32a可以是印刷电路板(PCB)但是不限于PCB，也可以是本领域技术人员已知的任一安装基材。安装基材32a支撑电子测量电路38a，电子测量电路用高频方法测量湿度。高频测量方法可以基于时域方法(例如时域透射法)、频域方法或者混合的时域和频域方法。安装基材32a可以包括用于连接电连接36a的连接器40a，以及用于连接又一安装基材(未示出)的连接器204a。
[0071] 安装基材32a也可以支撑信号传输电极44a。在描述的实施例中，信号传输电极沿安装基材32a的每一面的每一边延伸，并连接至电路38a。信号传输电极44a包括设置在安装基材32a一面下的第一组导体48a(在图11中示为虚线)和设置在安装基材32a另一面下第二组导体52a。第一组导体48a中每一个相应的导体段的第一端通过一贯通连接器或孔56a连接至第二组导体52a中相应导体段的第一端。第二组导体52a中每一相应导体段的另一端通过另一孔60a连接至第一组导体48a中相应导体段的另一端。两组导体48a和52a通过孔56a和60a电连接，以形成单个的、长的复合信号传输电极44a，该电极从在安装基材32a一个面的组48a上的一个导体段交替到安装基材32a另一面的组52a的一个导体段，然后再返回组48a的一个导体段，以此类推。
[0072] 由图11可以看出，信号传输电极44a开始于到电路38a的连接，即信号传输电极的输入，然后沿安装基材32a的一边延伸，穿越到安装基材32a的另一边，沿该边返回，以重新连接到在信号传输电极输出处的电路38a。
[0073] 请注意，导体组48a中的导体段基本上彼此平行，导体组52a中的导体段也基本上彼此平行。但是，导体组48a相对导体组52a成一角度，使得信号传输电极44a为基本上之字形。可以理解，信号传输电极的其他类型的设置也是可以的。例如，信号传输电极可以仅仅在安装基材32a的一个面上，和/或可以为堞形或弯曲形设置(未示出)。这样的变化落入的本说明书的范围。
[0074] 通常，构造的信号传输电极44a的电长度大于安装基材32a的物理长度。信号传输电极44a的电长度可以进一步大于安装基材32a长度的2倍和安装基材32a的周长之一或两者。这种设置提供了理想的长度，通过该长度，电信号可以驱动穿过信号传输电极以与要测量的材料交互，从而与使用较短电极的系统相比增加了测量的灵敏度和准确度。在图11所示的实施例中，安装基材32a约7英寸长，而信号传输电极44a提供的电长度约32英寸长。
[0075] 在测量传感器300周围一定体积的材料的湿度时，电路38a可以设置为施加一个或多个电脉冲给信号传输电极的输入，然后分析在信号传输电极的输出端接收到的所得电脉冲的响应特性。或者，电路38a可以设置为施加一个或多个正弦电脉冲给信号传输电极的输入，然后分析在信号传输电极的输出端接收到的所得正弦电脉冲的振幅和相位至少之一。
[0076] 图12示出了图11中区域C的部分剖视图，在安装基材32a相反面上的第一导体组48a和第二导体组52a通过孔56a和60a连通穿过安装基材32a。
[0077] 如果需要，安装基材32a也可以支撑额外的装置和性能，以提供关于传感器300周围材料的额外信息。例如，安装基材32a可以支撑一温度传感器(未示出)，该温度传感器可以允许因土壤温度的变化对湿度的测量值进行补偿。在又一个例子中，电路38a设置为测量信号在高频部件的衰减，允许确定邻近信号传输电极44a的材料的体电导率(bulkconductivity)。本领域技术人员可以理解，体电导率的测量可以用于调节湿度测量值，以获得更高的准确度。
[0078] 回到图9和10，应该注意，传感器300的主体22的壁在外围较薄，在该处容接安装基材32a的边缘，而在中央区域容接电路38a。
[0079] 传感器300可以通过例如以下方式安装，在要测量的材料内作一个类似于传感器300形状的引孔(primer hole)，然后将传感器300压卡进该引孔。本领域技术人员可以理解，传感器300也可以以传感器20的安装方式安装，在头部28a施加力，将凿子形部分24a驱动进入要测试的材料。
[0080] 传感器300也可以包括由多个对应的安装基材32a支撑的多个电路38a，类似于参考附图6描述的传感器200。这些安装基材32a可以彼此基本共面，并且在适当延伸的传感器主体内基本上长度方向排列。传感器300也可以如参考图7所描述的那样，单独用于或者结合传感器20和200用于类似于系统400的系统。
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