系統簡介以及原理
宇宙射線快中子土壤水分監測系統，是一種可以通過檢測土壤中和土壤正上方空氣中快速移動的中子來測量含水量的裝置，可以立即提供至少20公頃區域的檢測結果，而不會干擾土壤和土壤所含相互關聯的生物和結構的巨大網絡。中科院南京土壤研究所、蘭州大學與北京天諾基業科技有限公司聯合研發的宇宙射線快中子土壤水分監測系統實現了100%國產化，探測效率高、統計性好、土壤水分測量動態靈敏度高，具有多種數據實時傳輸手段，可以在無電、無網絡條件下穩定運行。能夠適用干旱、潮濕、低溫、高溫等條件。測量系統配套有多種響應數據庫與校正算法，操作靈活方便 ,使CRN更好地應用在土壤水分含量監測工作中，為管理土壤含水量開辟了新窗口。
宇宙射線快中子土壤水分監測方法（CRN），填補了傳統點測量和遙感測量之間的空缺。在生態環境中，土壤水分也是生態環境資源交換的重要節點。宇宙射線中子法利用宇宙射線快中子作為放射源，由于氫(H)原子對中子極大的反應截面，即慢化過的中子數與土壤水分呈負相關。通過記錄被慢化的氫原子數量就可以反演出土壤水分。
儀器技術指標
系統供電：10-16VDC；探頭供電：9-16VDC；
系統功耗：不高于6030mA@12V；探頭功耗：5mA@12V ；采集間隔可選；
數據存儲: 數據采集器可選（大于1G） ；
數據接口：支持RS232、R485、USB等 ；
測量范圍：最大測量范圍不少于直徑 700 米，最大測量深度不小于 70 厘米 ；
水分測量范圍：0～飽和；不確定性：0～4%；
支持多傳感器擴展，包括但不限于氣壓、濕度、溫度、降雨等；
支持4G、5G、北斗數據傳輸模塊；
提供數據采集與顯示軟件、配套土壤水分反演與校正算法。
Ⅰ. 宇宙射線中子法的原理
宇宙射線中子能譜
CRN方法的原理
中子質量與氫的質量相當，在中子入射土壤中，與其他元素發生反應較少，以非彈性散射為主要物理過程。而氫元素與中子相互作用主要以彈性散射為主，氫元素的反應截面大，平均對數能降最大。
氫是慢化中子的主要元素，而地表與地下的最大氫庫為土壤水分，故測量中子慢化數量，即可反應土壤水分的多寡，兩者呈負相關關系。
Ⅲ. CRN法響應規律與影響因素
儀器探測半徑關系
儀器計數的響應關系（左）儀器探測深度關系（右）
Ⅱ. CRN系統組成
儀器總設計圖（左）電子學示意圖（右）
儀器100%國產化；CRN系統選擇He-3探測器氣體；設備主要包括：探測器、慢化材料、供電電源、單道主放與前放、采集模塊、數據采集與處理軟件等。
Ⅳ. 驗證試驗與推廣應用
推廣案例：中國科學封丘國家試驗站，中國科學院鷹潭紅壤國家試驗站，中國科學院海倫國家試驗站，有3個國家級試點。
