本发明涉及湿度测量装置，具体涉及一种测量土壤湿度和雪中储水量的仪器。 本发明可以为农业、水文、农业气象成功地测定山上复盖雪层的储水量，从而根据储水量估计出山地河流的水量;测定不同深度土壤的湿度，並由此判断地下水位和土壤改良工作的期限和范围，以及可为冰川学和水文气象学服务。
有关在大区域内的积雪储量和储积的动态信息，以及有关土壤湿度的信息的实际意义是很大的。对测量土壤湿度和积雪储水量的仪器的基本要求是：具有高的测量精度（特别是测量土壤湿度的精度）和连续测量的可能性，因为只有连续测量才能从动力学的角度监测土壤湿度和积雪储水量的变化过程。
测量土壤湿度和积雪储水量的最普遍使用的方法就是众所周知地接触法。就是说，在测量积雪储水量时，采用可移动的能给出积雪几何厚度的标杆，和能选择雪样並能测定雪的密度的标准量雪器。测量土壤湿度采用的是要求采集土壤样品，然后进行烘干样品的恒温称量法。采用标准容器，即滴定管进行土壤采样，而样品烘干是在干燥箱中进行的。上述方法是很繁重的，测量要在山中进行，有生命危险，同时还不能保证测量所需的精度，因此，比方说，在测量稍微融化了的雪的密度时，其中一部分水分密度计无法计算进去。此外，土壤湿度是根据所选择的少量样品测量的，对于被检测的大面积来说，不可能获得可靠的结果。
与接触法並用的是利用仪器来完成对土壤湿度和积雪储水量的遥测方法。应用这些方法可达到测量过程的自动化，不必采样，不会破坏环境构造和在此环境中发生的过程，如积雪、融化、润湿等。这些测量方法的基础都是记录自然的或人为的电磁辐射，这些电磁辐射的波长范围是很宽的，从厘米波到波长为10-11厘米的γ-射线，其中包括可见光、紫外和红外光辐射〔E.B.Kolouely，ul.，φpuguaH“用宇宙射线测定雪储水量和土壤湿度的方法”，1981，水文气象出版社，（列宁格勒），第3页〕。利用在给定波长范围内的穿透电磁辐射测量土壤湿度和雪中储水量的仪器包括一个与记录器连接的电磁辐射探测器。根据由土壤湿度和雪中储水量决定的电磁辐射的改变，测定土壤的湿度和雪中储水量。
用飞机γ-照像法测定土壤湿度和雪中储水量的方法得到了最广泛的应用〔A.B.mumpueb，W..pugnaH“用地球γ-射线远距离测量雪中储水量和土壤湿度的基础”，1979，水文气象出版社，（列宁格勒），第281，288页〕。实现飞机γ-照像的仪器是一个装在飞机上的、探测来自积雪或土壤表面的背景γ-射线探测器，利用它可多次完成γ-射线测量。根据γ-射线的衰减判断土壤湿度和雪中储水量。
利用自然界射源的穿透电磁辐射测量土壤湿度和雪中储水量的仪器，不能保证同时而又分别测量土壤的湿度和雪中储水量，也不能保证必要的精确度，因为土壤腐殖质和植被层的生物量都对测量结果有影响。
有的采用具有人造穿透辐射源的仪器测量土壤湿度和雪中储水量（E.B.Konoueey，ul..puguaH“用宇宙射线测定雪中水分和土壤湿度的方法”，1981，水文气象出版社，（列宁格勒），74页）。为此，在测量土壤湿度的仪器中使用同位素中子源，而在测量雪中储水量的仪器中则使用同位素γ-辐射源，以及各自相应的探测器。根据人造辐射通过雪层或土层后的变化特征可以测定出土壤湿度和雪中储水量。
应用同位素辐射源对实施生物保护造成了一定的困难，也增加了污染周围环境的危险。需要测量的湿度越大，要求同位素辐射源的强度越高，或者需要一个测量仪，包括数个安置在不同高度的同位素辐射源和探测器。此外，由于土壤的腐殖质和植被层中的生物量的影响，上述仪器不能保证必要的测量精度，尤其是在大范围测量时更是如此，並且不能应用一部仪器来同时完成土壤湿度和雪中水分的测量。
已知的还有一种测量土壤湿度和雪中储水量的仪器，它包括一个安置在土中某一给定深度並能探测通过土壤的宇宙辐射中子的第一探测器，和安置在地面上方的第二宇宙辐射中子探测器，其高度要超过积雪复盖层或者植被层的最大厚度，而且与第一宇宙辐射中子探测器的距离不大于热中子在大气中被吸收的射程值。每一个探测器都相应地与串联在一起的给定辐值脉冲检测部分和脉冲计数器电路相连接，脉冲计数器的控制输入端与定时器连接，而其输出端则与记录器连接（E.B.Kononeely，ul，.puguaH“用宇宙射线测定雪中储水量和土壤湿度的方法”，1981，水文气象出版社，（列宁格勒），59页，83页，84页）。
只有在被测的量值中有一个保持不变的情况下，上述仪器才能同时测量土壤的湿度和雪中储水量。因此，上述仪器不能保证必要的测量精度，因为被测的量值随着时间在变化，而且量值之间存在着相互关联性。此外，影响测量精度的还有土壤腐殖质和植被层中的生物量，这些因素在测量时都未考虑进去。
本发明的任务是制造一种测量土壤湿度和雪中储水量的仪器，它能考虑到土壤腐殖质对穿透土层的宇宙辐射中子探测器数据的影响，从而能保证提高分别测量土壤湿度和雪中储水量的精度。
任务的解决办法是，测量土壤湿度和雪中储水量的仪器包括一个放在地下指定深度的、接收穿透土层的宇宙辐射中子的第一探测器，和放在地面上方的第二宇宙辐射中子探测器，第二探测器的高度要超过积雪复盖层或者植被层的最大厚度，並与第一宇宙辐射中子探测器之间的距离不大于热中子在大气中被吸收的射程值，每一个探测器都与相应的串接在一起的给定幅值脉冲检测器和脉冲计数器电路相连接。脉冲计数器的控制输入端连接着定时器，而其输出端与记录器连接。按照本发明，测量仪还包括一个测量土壤背景辐射的γ-量子探测器，该探测器安置在地面、与第一宇宙辐射中子探测器的距离不超过γ-量子在土壤中被吸收的射程值;一个辅助的给定幅值脉冲检测器;一个辅助脉冲计数器，该计数器的输入端与辅助给定幅值脉冲检测器的输出端相连接;一个连接在辅助脉冲计数器的控制输入端的辅助定时器;和一个与辅助脉冲计数器的输出端相连接的辅助记录器。
当地面有雪层复盖时，在土壤湿度测量仪中，最好附加一个测量穿透雪层的宇宙辐射中子的探测器，这种探测器的底座是用含氢材料制作的，並将这一底座安置在地表面，而且与第一和第二宇宙辐射中子探测器的距离不超过热中子在大气中被吸收的射程;和一个辅助的安置在地面的测量来自植被层中的背景辐射γ-量子探测器，它与辅助宇宙辐射中子探测器的距离不超过γ-量子在植被层中被吸收的射程值;还有二个辅助的给定幅值脉冲检测器，其中一个与辅助的宇宙辐射中子探测器电路相连接，而另一个检测器与辅助的用来测量植被层的背景辐射γ-量子探测器相连接;两个辅助脉冲计数器，其中每个计数器的输入端都相应地与辅助的给定幅值脉冲检测器的输出端相连接;两个辅助定时器，其中每个定时器都与相应的辅助脉冲计数器的控制输入端相连接;以及两个辅助记录器，每个记录器都与相应的辅助脉冲计数器的输出端相连接。
有利的方案是，在测量土壤湿度的仪器中附加一组串联在一起的除法运算部分和非线性电信号转换器，其中除法运算部分的输出端的电信号对应于穿透土壤和雪层的宇宙中子射线的相对强度和土壤与植被层的背景辐射γ-量子的相对强度，除法运算部分的各输入端与脉冲计数器的各输出端相连接，而非线性电信号转换器用来将对应于透过土壤和雪层的宇宙中子射线的相对强度和来自土壤和植被层的背景辐射γ-量子的相对强度的电信号转变成与土壤湿度和雪中储水量相对应的电信号。同时，各记录器连接成一个总的记录器，而非线性电信号转换器的各输出端连接到总记录器的各输入端。
高效的方案是，在土壤湿度测量仪中，用来将对应于透过土壤与雪层的宇宙中子射线相对强度和土壤与植被层的背景辐射γ-量子的相对强度的电信号转变成与土壤湿度和雪中储水量相对应的电信号的非线性电信号转换器包括：第一存储器，其内部存入了穿透土壤的宇宙中子射线强度的校准关系，往该存储器的输入端输进相应于土壤背景辐射γ-量子相对强度的电信号;第一乘法器，它的一个输入端与第一存储器的输出端相连接，而往它的另一个输入端输进对应于穿透土壤的宇宙辐射中子的相对强度的电信号;第二存储器，其内部存入了穿透植被层的宇宙辐射中子强度随植被层中的生物量变化的校准关系，往该存储器的输入端输入进对应于植被层的背景辐射γ-量子相对强度的电信号;第二乘法器，它的一个输入端与第二存储器的输出端相连接，而往另一个输入端输进对应于穿透雪层的宇宙辐射中子相对强度的电信号;第三存储器，其中存有经与腐殖质校准过的穿透土壤的宇宙中子射线相对强度随土壤湿度变化的校准关系，第三存储器的输入端与第一乘法器的输出端相连接;以及第四存储器，其中存入已与生物量校准好的、穿透雪层的宇宙中子射线相对强度随雪中储水量变化的校准关系，第四存储器的输入端与第二乘法器的输出端相连接。
所推荐的土壤湿度和雪中储水量测量仪，因为具有探测来自土壤的背景辐射γ-量子探测器，该探测器考虑到了在腐殖质中所含氢对置于土壤中的宇宙辐射中子探测器指示的影响，因此能够提高分别测量湿度和储水量时的精度。
鉴于上述三部中子探测器和二部γ-量子探测器的安装几何位置，探测器可以同时並分别测定雪中储水量和土壤湿度，而且还考虑进了植被层中的生物量和土壤中的腐殖质的影响。
在将具有用含氢材料制作的底座的宇宙中子射线探测器置于土壤表面以测量穿透雪层的宇宙中子射线时，由于含氢材料的底座和雪层屏蔽了来自土壤的反射中子，探测器的指示也就不会受到土壤湿度的影响。虽然雪中储水量可能影响穿透土壤的宇宙中子射线探测器的读数，但是，穿透土壤的宇宙辐射中子探测器的读数与辅助的、其底座用含氢材料制成的穿透雪层的宇宙辐射中子探测器的读数之间的比值，只与土壤湿度有关，因而能够高精度地测定土壤湿度。雪中储水量之值由具有用含氢材料制成的底座、穿透雪层的宇宙辐射中子探测器的读数决定。
因此可以做到同时而又分别测量雪中储水量和土壤湿度。为了能测量出受到被检测范围内的土壤湿度和雪中储水量影响的中子流，必须把所有三个宇宙辐射中子探测器安放在它们之间的距离不超过热中子在大气中被吸收的行程值的位置。
对具有用来测量穿透土壤的宇宙辐射中子的第一探测器的土壤湿度和雪中储水量测量仪的读数有影响的是土壤腐殖质和植被层中生物量的附加干扰，而对用来测量穿透雪层的宇宙辐射中子的辅助探测器的读数的干扰则来自植被层中的生物量。要提高测量精度，就需要考虑到土壤中腐殖质和植被层中生物量对宇宙辐射中子强度的影响。为了对穿透土壤的宇宙中子射线第一探测器读数进行修正，以及对穿透雪层的宇宙辐射中子辅助探测器读数进行修正，必须知道腐殖质在土壤中的含量和植被层中的生物量。
根据来自土壤的背景辐射γ-量子探测器的读数测定土壤中腐殖质的含量，而根据来自附加在土壤上的植被层的背景辐射γ-量子探测器的读数测定植被层中的生物量。为了测量对通过土壤的宇宙中子射线第一探测器读数有影响的土壤中腐殖质的密度，将土壤背景辐射γ-量子探测器安置在与第一宇宙中子射线探测器的距离不超过γ-量子在土壤中被吸收的射程长度的地面上。辅助的植被层背景辐射γ-量子探测器安放在距离辅助的宇宙中子射线探测器不超过γ-量子在植被层中被吸收的射程值的地面上，以便测量该层中的生物量，该生物量对辅助的测量穿透雪层的宇宙中子射线的探测器的读数有影响。
本专利发明将用下列的具体实施方案和附图来说明，其中：
图1示出了符合本发明的将土壤中腐殖质的影响计算在内的土壤湿度和雪中储水量测量仪。测量仪的一个探测器置于土中，另一个探测器在土壤上方，而第三个探测器则在地表面上;
图2示出的是符合本发明的、如图1所示的测量仪，但是将植被层中的生物量的影响统计在内;
图3示出的是符合本发明的如图2所示的测量仪，但是加上了信息自动处理部份;
图4示出的是如图2所示的测量仪，但是加上了信息远距离传送装置;
图5（a、b）给出了在不同深度的土壤中，宇宙中子辐射强度随土壤湿度和雪中储水量变化的关系曲线。
土壤湿度和雪中储水量测量仪包括放在土壤中给定深度h1的第一探测器1（图1），用来测量透过土壤的宇宙中子射线。深度h1的选择由具体任务决定，它与应用测量仪的地区有关。例如，以土壤改良为目的，深度h1由栽培的作物根系分布深度决定（如为禾本科植物时，深度是20厘米，如为果树时，深度是2至5米）。第二宇宙中子射线探测器2安放在土壤上方高度为h2的位置，该高度大于雪层或者植被层的最大厚度（如图上波状线所示），而且与第一宇宙中子射线探测器1的距离l，不超过热中子在大气中被吸收的射程值。第二宇宙中子射线探测器2用于记录大气中的直射中子流。γ-射线探测器（下文中我们将称之为土壤背景辐射γ-量子探测器）3-安置在地面上，且与第一宇宙中子射线探测器1的距离l2不大于γ-量子在土壤中被吸收的射程值，它是用于测定对第一宇宙辐射中子探测器1的读数有影响的腐殖质的密度的。探测器1与相串联的给定幅值脉冲检测器4和脉冲计数器5电路相连接，计数器5的控制输入端与定时器6相连接，而其输出端接向记录器7。探测器2与串联在一起的给定辐值脉冲检测器8和脉冲计数器9电路相连接，脉冲计数器9的控制输入端与定时器10连接，而其输出端则与记录器11相连接。
土壤背景辐射γ-量子探测器3与串联在一起的给定幅值脉冲检测器12和脉冲计数器13电路相连接，脉冲计数器13的控制输入端与定时器14连接，而其输出端与记录器15相连接。
为了测量包括土壤中的腐殖质和植被层中的生物量在内的土壤湿度和雪中储水量，测量仪要有一个透过雪层的宇宙中子射线探测器16（图2），它装有用含氢材料（例如聚乙烯CH2）制作的底座17，该底座17放置在土地表面上，距第一和第二宇宙辐射中子探测器的距离分别为l3和l4，不超过热中子被大气吸收的射程值，还有一个γ射线探测器（下面称之为植被层背景辐射γ-量子探测器）18，它放在土壤表面上，距宇宙辐射中子探测器16的距离为l5，不超过γ量子被植被层吸收的射程值。宇宙辐射中子探测器16，如同图1中的方案，与串联在一起的给定幅值脉冲检测器19和脉冲计数器20电路相连结，计数器20的控制输入端与定时器21相连接，而其输出端与记录器22相连接。植被层背景辐射γ量子探测器18与串联在一起的给定幅值脉冲检测器23和脉冲计数器24电路相连接，计数器24的控制输入端与定时器25相连接，而其输出端与记录器26相连接。
为了自动处理测量结果，湿度测量仪附加有串联在一起的除法运算部分27（图3）和非线性电信号转换器28。除法运算部分输出端的电信号相应于透过土壤和雪层的宇宙中子射线的相对强度，以及相应于土壤和植被层背景辐射的γ量子的相对强度，除法运算部分的各输入端分别与脉冲计数器5、9、13、20、24的输出端相连接，在本方案中是与它们直接相连接的;转换器28将对应于透过土壤和雪层的宇宙中子射线相对强度的电信号，以及对应于来自土壤和植被层的背景辐射γ量子相对强度的电信号转变为分别对应于土壤湿度和雪中储水量的电信号。同时，图2所示的记录器7、11、15、22、26联结成一个总记录器29（图3所示），而非线性转换器28的输出端连接在总记录器29的输入端上。
在所述方案中，除法运算部分27包括除法器30、31、32、33。除法器30的输入端34用作除法运算部分27的第一输入端，经它输入对应于宇宙中子射线透过土壤后的强度的电信号，而输入端35用作除法运算部分27的第二输入端，经它输进对应于透过雪层的宇宙中子射线强度的电信号。而且除法器30实现将到达输入端34的信号除以到达输入端35的信号。除法器31的输入端36与除法器30的输入端35相连接，而输入端37用作除法运算部分27的第三输入端，经该端输进对应于宇宙辐射中子的直射流强度的电信号，除法器31同时将经输入端36输入的电信号除以经输入端37输入的电信号。除法器32的输入端38用作除法运算部分27的第四输入端，经该端输入相应于土壤背景辐射γ量子强度的电信号，而输入端39与除法器31的输入端37相连接，而且除法器32同时将到达输入端38的信号除以到达输入端39的信号。除法器33的输入端40用作除法运算部分27的第五输入端，经该端输入相应于植被层背景辐射γ量子强度的电信号，而输入端41与除法器32的输入端39相连接，除法器33同时完成将到达输入端40的信号除以到达输入端41的信号。
在所述方案中，非线性转换器28包括一个存入了校准过的透过土壤的宇宙辐射中子强度与土壤腐殖质的相关关系的第一存储器42，它的输入端用作非线性转换器28的第一输入端，经该端输入来自除法器32的信号，而它的输出端则与乘法器44的输入端43相连接，乘法器44的输入端49用作非线性转换器28的第二输入端，经该端输入来自除法器30的信号。
非线性转换器28还包括一个内部存有校准过的透过植被层的宇宙辐射中子强度与植被层中生物量的相关关系的存储器46，它的输入端用作非线性转换器28的第三个输入端，经该端输入来自除法器33的信号，而其输出端则与乘法器48的输入端47相连接，该乘法器的输入端49用作非线性转换器28的第四个输入端，经该端输入来自除法器31的信号。
乘法器44的输出端与储存器50的输入端相连接，该储存器内存入了用腐殖质校正过的透过土壤的宇宙辐射中子的相对强度与土壤湿度的校准关系，储存器50的输出端用作非线性转换器28的输出端。乘法器48的输出端与存储器51的输入端相连接，存储器51中存入了用生物量校正过的宇宙中子射线透过雪层后的相对强度与雪中储水量的校准关系，存储器51的输出端也就是非线性变换器28的输出端。
所述方案的测量仪，可以同时测量土壤湿度和雪中储水量，但是必须由操作员直接在被检测地区对记录器7、11、15、22、26（图2），29（图3）提供的信息进行计算。但是，这並不总是方便的，有时，对系统收集信息来说，很难进入被检测地区。因此，所推荐的装置可制作成具有远距离传递信息功能的测量仪。为此，这种测量仪安装了信息积累、存储和传送部分52（图4），它包括脉冲计数器5、9、13、20、24，这些计数器的输出端与总记录器53相连接，而总记录器53的控制输入端与总定时器54相连接。在所述方案中，记录器53中包括一个移位寄存器55，它的信息输入端与脉冲计数器5、9、13、20、24的各输出端相连接，而其控制输入端则与控制触发器56的输出端相连接，触发器56的输出端同时又是循环计数器57和行计数器58的输入端。
定时器54同时连接控制触发器56、循环计数器57和行计数器58的输入端。定时器54的循环输出端与行计数器58的计算输入端相连接，而行计数器58的输出端连接调频器59的输入端，调频器59的信息输入端则与移位寄存器55的输出端相连接，而它的循环输入端与定时器54的循环输出端相连接。循环计数器57的输出端连接控制触发器56的复位输入端。调频器59的输出端用作信息积累、存储和传送部分52的输出端，並与无线电台60相连接。
接收中心61包括一个无线电台62，它的输出端与解调器63的输入端相连接，该解调器的输出端与除法运算部分27连接，除法运算部分27的输出端也与非线性转换器28的输入端相连接。非线性转换器28的输入-输出端与信息输入-输出装置64（例如视觉显示器）的输入-输出端相连接，而信息输出端则连接到外部信息载体65上。
上述方案中所采用的宇宙辐射中子探测器1、2、16和背景辐射γ量子探测器3、18按照常规形式制成。这样，第一和第三宇宙辐射中子探测器1、16都各自由一个用含氢材料包着的中子计数器组成，含氢材料的质量厚度（单位为克/厘米2）的选择条件是中子计数器的灵敏度最大。探测器16装有用含氢材料作的底座17，底座的质量厚度由来自土壤的反射中子被底座反射的情况决定。
第二宇宙辐射中子探测器2由包着三层材料的中子计数器组成。第一层紧贴着中子计数器，作用是使中子减速，其构成与前面说的类似。第二层用锡制成，用作中子发生器，它的厚度由需要产生的中子的最大数量决定。第三层用含氢材料制成，作反射器用，它的厚度由下述条件决定：由第二层产生的中子反射到计数器的情况，以及对来自土壤的反射中子和大气中的低能中子的灵敏度最低。
来自土壤的背景辐射γ量子探测器3按照常规方法制成，它安装在锡制的垂直向下的平行光管内，这就排除了植被层中的生物量对γ量子探测器3的读数的影响。
土壤湿度和雪中储水量测量仪的工作过程如下：
埋在土内深度为h1的宇宙辐射中子探测器1（图1）记录透过土壤的宇宙辐射中子。与此同时，安置在高于土壤表面达h2的宇宙辐射中子探测器2记录大气中的直射中子流，也就是说，它记录的是与土壤湿度、雪中储水量、土壤腐殖质和植被层的生物量无关的初始宇宙射线流的变化。土壤背景辐射γ量子探测器3和探测器1、2同时记录着土壤腐殖质中的碳与宇宙射线相互作用时放射出来的γ量子。探测器1、2、3的输出脉冲分别输入到给定幅值脉冲检测器4、8、12的输入端。脉冲检测器4、8只传送对应于宇宙辐射中子的脉冲，而阻止由于γ量子、电子和μ介子使探测器1、2产生动作而引起的波幅较小的脉冲通过。与此相应，脉冲检测器12也阻挡由于土壤中各种元素（碳除外）与宇宙射线相互作用而引起γ量子探测器3动作而产生的脉冲。脉冲检测器4、8、12输出的脉冲分别输入脉冲计数器5、9、13。计数器5、9、13的计数时间由定时器6、10、14确定。来自探测器1、2、3的脉冲总数由相应的记录器7、11、15记录。
根据探测器1、2、3测量的脉冲数总和确定在计数时间内宇宙辐射中子的强度I1、I2和背景辐射γ量子的强度I3。应用从理论上和实验中获得的校准关系式，即相对强度I1/I2与土壤湿度W的校准关系式和相对强度I3/I2与土壤腐殖质G的校准关系，以及考虑到腐殖质G对强度I1的影响的修正系数Kg，确定没有积雪复盖的、但考虑到腐殖质影响的土壤湿度W。
应用理论上和实验所得的相对强度I1/I2与雪中储水量的校准关系，再根据所得I1/I2的比值确定雪中储水量P。
图2所示方案之测量仪的工作情况与上述情况类似。它们的区别仅在于：装有含氢底座17的宇宙辐射中子探测器16（图2）记录的是透过雪层的宇宙辐射中子。植被层背景辐射γ量子探测器18和探测器1、2、3、16同时记录植被层中的生物质中所含的碳元素与宇宙射线相互作用时放射出的γ量子。由探测器16、18输出的脉冲分别到达给定幅值脉冲检测器19、23的输入端。检测器19只允许与宇宙辐射中子对应的脉冲通过，而阻止由γ量子、电子和μ介子激励探测器16引起的幅值较低的脉冲通过。通过脉冲检测器23的只是下述一种脉冲，即植被层中的碳与宇宙射线相互作用而产生γ量子，並由这些γ量子激励探测器18而产生的脉冲。脉冲检测器19、23输出的脉冲分别到达脉冲计数器20、24的输入端。计数器20、24的计数时间由定时器21、25确定。探测器16、18各自的脉冲数之和由相应的记录器22、26记录。
根据探测器16、18各自测得的脉冲数之和确定在计数时间内的宇宙辐射中子强度I16和背景辐射γ量子强度I18。应用理论的和实验得到的相对强度I16/I2与雪中储水量的校准关系和相对强度I16/I2与植被层的生物量Q的校准关系，以及考虑了生物量Q对强度I16的影响的修正关系数Kb，确定包括植被层生物量Q在内的雪中储水量P。
应用理论的和实验得到的相对强度I1/I16与土壤湿度W的校准关系和相对强度I3/I2与土壤腐殖质G的校准关系，以及考虑了腐殖质G对强度I1的影响后的修正关系Kg，确定在有积雪复盖时，修正了腐殖质G的影响的土壤湿度W。
图3所示方案的测量仪的工作状况与上述方案基本相似。两个方案的差异是：所测得的强度I1、I16、I2、I3、I18以电信号形式分别到达除法运算部分27的第一、第二、第三、第四和第五输入端，根据这些强度，由除法器30、31、32、33确定出分别透过土壤和雪层的宇宙辐射中子的相对强度I1/I16和I16/I2，以及分别来自土壤和植被层背景辐射γ量子的相对强度I3/I2和I18/I2，根据分别到达非线性转换器28的第一、二、三、四输入端的相对强度I3/I2、I1/I16、I18/I2、I16/I2，确定土壤湿度W和雪中储水量P。非线性转换器28的存储器42将相对强度I3/I2转变为修正系数Kg，然后，这些修正系数被输入乘法器44，並在乘法器内乘以相对强度I1/I16。非线性转换器28的存储器50将Kg和I1/I16的乘积转变为土壤湿度W。非线性转换器28的存储器46将相对强度I16/I2转换为修正系数Kb，然后再将其输入乘法器48，在那里乘以相对强度I16/I2。得到的Kb和I16/I2的乘积被输入非线性转换器28的存储器51，並在那里转变为雪中储水量P。由总记录器29记录下土壤湿度W和雪中储水量P。
在采用远距离传送信息的情况下，脉冲由脉冲检测器4、8、12、19、23到达信息积累、存储和传送部分52（图4）的脉冲计数器5、9、13、20、24的输入端。按照来自定时器54的“存入”信号，从计数器5、9、13、20、24输出的信息转存于移位寄存器55。移位寄存器55输出的信息到达调频器59的输入端。调频器59是一个具有可变比例系数的除法器。比例系数取决于输入调频器59的信号。利用来自定时器54的输出端的石英振荡器的频率32768赫兹作为起始频率。定时器54输出的频率为32768赫兹的信号输入到调频器59，频率为2赫兹的信号输入到行计数器58，而与给定的计数时间相应的信号输入到控制触发器56的触发输入端。
用信号“存入”将部分52导通在信息传送状态，也就是说控制触发器56调整在“1”的状态，並允许循环计数器57和行计数器58工作。循环计数器57用于统计信息移位周期数，它本身也是一个除法器。
为了提高所传送信息的可靠性，规定了四次重复传送数据，借助与调频器56连接的无线电台60，用无线电频道远距离传送数据，由接收中心61接收信息。
在接收中心61，信息处理是这样进行的：无线电台62接收到信号之后，解调器63进行信号解调，而除法运算部分27计算出比值I16/I2、I1/I16、I3/I2、I18/I2、Kg×I1/I16、Kb×I16/I2，非线性转换器28将这些数值按照上述校准关系转换成雪中储水量P、土壤湿度W、腐殖质G和生物量Q等量值。这些信息送入输入-输出装置64，並送入外部信息载体65。
下面将分析土壤腐殖质和植被层生物量对测量土壤湿度和雪中储水量的影响。分析表明，植物在风干状态下的元素成分是：碳占45%，氧占42%，氢占6.5%，氮占4.5%，矿物元素占5%。腐殖质一般占土壤中有机物质总量的80-90%。腐殖质和生物量中的含碳量和含氢量之间有一定的相关性。
土壤中的腐殖质和植被层的生物量中所含的氢元素对测定宇宙辐射中子强度是有影响的。
在腐殖质和生物量的含量已知的情况下，它们的含氢量是可知的。在土壤内深度为x处的腐殖质含量可以近似地用一指数关系方程描述，即A（x）＝A0exp（-b×ρ），式中A0为当x＝0时的土壤表面腐殖质的体浓度，b是表示腐殖质随深度增加而减少的程度的系数，ρ是土壤密度，系数b的数值决定于土壤的类型，它的数值在从对于脱了碱的黑土来说的10-2/厘米到对于灰化土的3×10-2/厘米之间不等。自土壤表面到深度为x1处的腐殖质储量G（x1）由下式计算：
= (Ao)/(b·ρ) (1-e-bx ·ρ) (1)
由于腐殖质储量与其所含的氢量之间具有一定的相互关系，自土壤表层至深度为x1处的含氢量Hg（x1）由下面的关系式计算：
Hg（x1）＝C·G（x1） （2）
式中，C为表征腐殖质中含氢的相对重量的一个系数。
在土壤深度为x1处的有效湿度W（x1）由下式计算：
W(X1)=Hg(X1)+ρ∫0X1W(X)dX(3)]]>
式中W（x）为土壤中所含水分的相对重量。
W（x1）＝Hg（x1）+W＊（x1） （4）
这里W＊(X1)=
在已知土壤湿度的情况下，在深度为x1处的中子强度I（x1）将由下式得出：
I（x1）＝I0exp〔-n·W（x1）〕 （5）
式中I0＝Ix＝0，n为中子衰减系数，它等于5.4×10-3厘米2/克。
在已知土壤中腐殖质含量的情况下，由式（4）和式（5）可知，中子强度可由下式算出：
I′（x1）＝I0exp〔-n·W（x1）〕 （6）
此时中子强度减少的量为ΔI（x1）＝I（x1）-I′（x1）
将土壤中腐殖质的影响计算在内的修正系数Kg是：
Kg（x）＝ (I（x）)/(I′（x）) ＝exp〔nHg（x）〕 （7）
所以，测量土壤中腐殖质可以引入测量土壤湿度的单值修正值。
在测量雪中储水量时，可用类似的方法计算出修正系数Kb，该系数用来修正植被生物量的影响。但是应当指出，当生物量中存在一定量的氢时，物质中的储水量还因为植物本身所含有的水分而增加。在植物中所含的、能保证其自身正常的生命活动的碳和水分之间存在一定的相互关系。因此，测量植物的生物量时，可以计算植物中的含氢量Hb，这样，应用公式（8）可以代入测量土壤湿度和雪中储水量时的修正值，即
Kb＝exp（αnHb） （8）
为了更好地理解土壤湿度和雪中储水量测量仪的工作，图5（a）示出了宇宙辐射中子强度I与土壤湿度W的关系曲线，纵座标表示中子强度，单位为相对单位，横座标表示土壤湿度W，单位是百分数%。曲线66是当中子探测器安装在土层深度为x处，土壤密度ρ＝20克/厘米2时测得的，曲线67是在深度为x处，而ρ＝50克/厘米2时测得的，曲线68对应于深度x和ρ＝80克/厘米2。图5（b）示出了宇宙辐射中子强度I与雪中储水量P的关系曲线69，纵座标为中子强度，单位为相对单位，横座标是以克/厘米2为单位的雪中储水量。
实例：
探测器置于深度为x1的土壤内，对应的密度为50克/厘米2，该土壤的b＝0.01厘米。此时,Hg(X1)= (AO)/(bO) I exp(X1,bρ)，A0的值由关系式A0＝（0.1-0.15）决定。已知ρ＝1.5克/厘米3，A0＝0.15ρ，得到Hg（x1）≈33克/厘米2，这样Kg（x1）≈1.33。已知I1/I16＝0.3（对应图5a上的曲线67），得到土壤温度W＝19%。将修正值Kg（x1）代入I1/I16，得到I1/I16＝0.4，W≈9.5%。
现在分析带有植被层生物量的情况，植被层是均质的，其密度ρ＝1克/厘米3。根据关系式Hb＝ (Q)/2 ，氢元素的重量比等于50%。当植被层厚度h＝100厘米时，得到Hb＝50克/厘米2。由（8）式求得Kb＝1.31。
假定I16/I2＝0.3，根据曲线69（图5b），雪中储水量P为10厘米水当量。将修正值Kb代入I16/I2后，求得I16/I2＝0.4，P＝8厘米水当量。
因此，土壤湿度和雪中储水量测量仪适于高精度地同时而又单独地测定含有腐殖质的土壤湿度和有一定植被层生物量的雪中储水量。