时域反射仪(TDR)现在常用来研究土壤的介电特性。介电常数和电导率是反映土壤介电特性的两个重要参数，介电常数反映储存于材料中能量的程度，电导率是反映了电荷在电场作用下的活动能力，土壤的介电常数受土壤含水量的影响，土壤电导率则与土壤的孔隙率、含水量、饱和度和孔隙水电导率等密切相关。TDR的基本原理是产生一个脉冲波传输到反射仪中，时域反射仪由四部分组成：前面面板、同轴电缆、同轴连接头、探针。由于同轴电缆与连接的探针特征阻抗不匹配将产生反射并形成反射波返回。　　 入射波与反射波之间的关系称为传输方程。本论文用传输散射矩阵来描述传输方程。每一部分是一个二端口网络而且都有一个传输散射矩阵，这传输散射矩阵通过传输线的特征导纳、传播因子计算得到。整个TDR系统是一个四级联的二端口网络，整个TDR的传输散射矩阵等于这四个单个的二端口网络的传输散射矩阵相乘，其相乘的矩阵顺序与在网络中的顺序一样。TDR波形的频率分析不仅能更好的解释时域分析的结果而且能提供更多的TDR测量土壤的信息，因为对于有损土壤的衰减导致的信息丢失，在频率分析的时候影响是很少的。通过使用Debye模型和Cole-Cole模型，能够得到很多与频率相关的土壤介电特性的具体的参数信息。Debye模型包含的参数有静态介电常数和高频介电常数，以及稀疏频率与直流电导率；而Cole-Cole模型增加了一个调适参数。　　 本论文的工作是通过比较测量波形与仿真波形来标定土壤的介电参数。使用泰科1502B TDR测试仪连接同轴电缆与探针测量TDR波形，特征阻抗为50欧的泰科1502B TDR测试仪产生一个阶跃脉冲，沿着传输线传输，由于传输线的特征阻抗不匹配，脉冲将会发生反射，抽样设备用来观察反射信号与反射波。　　 仿真程序是将测量仪器产生的脉冲波进行FFT变换，成为频域波：然后用已经标定的TDR系统参数和假定土壤节电参数的初始值及通过各种参数计算散射矩阵来计算输出的频率电压，接着用IFFT把频率电压转换成时域电压，即获得仿真波形，然后将测量波形与仿真波形进行优化匹配，来标定土壤真实的介电质参数。结果表明，对于粘土而言Cole-Cole模型比Debye模型好，但对于沙土而言两种模型的结果近似，而电导率是与探针的末端反射系数有关。