射线土壤湿度观测系统是利用专用探测器测量宇宙线中子数，从而测量土壤湿度的系统，土壤湿度与宇宙线中子数呈负相关。可无损测量半径约300m范围内的表层土壤湿度。此外，由于它是表面尺度测量而不是使用传统土壤湿度传感器的点测量，因此可以获得具有空间变化的地点的表面代表值。
该系统由传感器探头和专用记录仪组成。记录器是可编程的，并允许连接和记录附加传感器（电压、SDI-12）。记录仪内置气压、内部温度和相对湿度传感器。

• 可以在不扰动土壤的情况下进行无损测量。
• 能够测量半径约300m内的土壤湿度
• 测量可以独立于土壤盐度、堆积密度和质地。
• 低功耗
• 可以使用附带的记录器进行记录
• 通过连接通信包可以进行远程测量和监控
• 免维护

    宇宙射线是一种天然的高能辐射，在外太空传播并不断落在地球上。当宇宙射线到达地面时，它们被地球大气层分解成较低能量的辐射（空气簇射现象）。在分解的粒子中，快中子通过与氢原子的反复碰撞而减速并转变为热中子。快中子和热中子的数量均与土壤含水量呈负相关，因此可以通过测量地表的这两个数量来估算土壤含水量。使用独立探测器（mod/bare）测量快中子和热中子。快中子数被认为受土壤化学物质影响较小，因此适合土壤湿度测量。它还可以应用于根据热中子数量测量地面湿度（积雪）。即使仅连接一台检测器也可以使用。

    现场安装测量箱和探测器后即可立即进行测量。测量雪深时，安装探测器，使其不被雪埋没。电力也可以由太阳能电池板提供。通过使用背包式或车载式系统（详情请咨询我们），可以在移动中进行测量。

需要两个校准步骤才能将中子计数转换为土壤体积含水量。标定中子数后，通过现场土壤采样确定中子数与土壤湿度的关系。中子计数校准需要以下内容。

• 气压校正
• 背景中子校正
• 湿度校正

中子计数还受到生物质中所含的（氢）水分和植物附着的水分的影响。在有植被存在的环境中，需要减去经验公式确定的含水量来计算土壤含水量。
有关校准的详细信息，请参阅参考论文 Heidbuchel et al. (2016)。

• Heidbuchel 等人（2016 年）利用宇宙射线中子传感器监测森林土壤水分，水文地球系统科学，20，1269-1288
• Desilets 等人（2013）宇宙射线土壤水分探测器的覆盖直径：理论与蒙特卡罗模拟水资源研究，第 00 卷，1-10
• Zreda 等人（2008 年）利用宇宙射线中子在中等空间尺度上非侵入性地测量土壤水分含量地球物理研究快报，第 35 卷，L21402

中子探测探头数量		一	二
中子计数率（海拔0米）		1150次/小时	2050次/小时
工作温度范围	转换器	-40～50℃
	中子探测探头
转换器主记录介质		SD卡
电源		标准 DC12V (+6～ +26 V )
动作时消费电流	转换器	15毫安@12VDC@25℃
	中子探测探头	42毫安/线@12VDC@25℃
材质		304不锈钢、环氧树脂、聚乙烯
尺寸/重量	测量盒	40.9 厘米 x 41.3 厘米 x 28.6 厘米（高 x 宽 x 深）　 7.3 千克（不含电池）
	中子探测探头	122.5 cmL x 11.5cmφ 10.4kg（改装）4.5kg（裸机）	122.5 cmL x 14.1cmφ 13.2kg(改装) 6.3kg(裸机)
选项	通讯设备	通讯包
	传感器	土壤湿度传感器温度/湿度风向 风速降雨量

    由于这是一种基于新原理的测量仪器，因此该传感器在土壤以外的潮湿区域（例如有植被的区域、有河流或池塘的区域以及浅层地下水区域）的实用性仍在研究中。该方法有可能适用于大范围区域由土壤湿度引起的边坡失稳现象，但由于通常有植被，因此是否可以直接测量土壤湿度尚不清楚。