一种马铃薯茎流电磁传感测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种马铃薯茎流电磁传感测量系统，利用植物茎流所产生的粒子流在磁场切割磁感线产生感应电动势，通过测定感应电动势的大小，再转化为茎流的大小，从而实现对茎流的测量。本实用新型专利技术结构简单、不破坏植物组织，一次安装后可在较长时间段进行连续监测；并能够重复测量，结果准确。

An electromagnetic sensing system for measuring potato stem flow

The utility model provides a potato electromagnetic flow sensor measurement system, the use of plant stem flow generated by cutting magnetic particle flow in a magnetic field line induced electromotive force, by measuring the induction electromotive force, and then transformed into stem flow size, so as to realize the measurement of SAP flow. The utility model has the advantages of simple structure, no damage to the plant tissue, continuous monitoring in a long time after installation and repeated measurement, and the result is accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种马铃薯茎流电磁传感测量系统
本技术涉及一种植物生理学实验装置，具体地说是一种马铃薯茎流电磁传感测量装置。
技术介绍
茎流是指植物在蒸腾作用下体内产生的上升液流，它可以反映植物的生理状态。陆生植物分成两个部分：根和冠，根位于地下，冠位于地上。土壤中的液态水进入植物的根系后，通过茎的输导向上运送到达冠层，再由气孔蒸腾转化为气态水扩散到大气中去，在这一过程中，茎中的液体一直处于流动状态。水分从根部到大气的这个连接过程就是植物的茎流。茎流作为一种水分生理指标，与土壤水分相比，茎流更能精确监测植物体内水分状况，确定单株植株蒸腾耗水量。因此，植物茎流是最重要植物生理指标之一，它是研究植物抗旱性、节水灌溉、植物蒸腾等必不可少的指标之一。植物茎流的检测方法经过了将近百年的研究与发展，形成了很多体系，例如称重法和热量法。在这之中热技术是最为广泛的，使用热技术作为基流测量的理论基础的测量方法，它的主要特点是电加热元件发出瞬间的热脉冲，当茎秆内液流在一点被加热，则液流携带一部分的热量向上传输，一部分与水体发生热交换，还有一部分则以辐射的形式向周围发散，根据热传输与热平衡理论通过一定的数学计算即可求得茎秆的水流通量，即植物的茎流。传感器是指能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，其原理是利用物理、化学及生物效应，将被测的物理量、化学量、生物量等非电量信号转换成便于检测电信号。在现代农业生产中，需要采用大量的传感器进行作物生长环境的检测和调控，近年来微电子技术的发展，传感器的尺寸越来越小，功能越来越全面，传感器除了具有感知功能外，还具有网络通信功能，发展形成了无线传感器网络。无线传感器网络的出现，极大地降低了传感器在农业中的应用成本，推动了传感器在农业中的应用，由于此类传感器具有大规模、无人值守、无中心和自组织性等特点，目前农业中越来越多地采用各种功能的传感器。植物在运输水分的同时也在吸收土壤中的无机离子，这样茎流其实是含有电解质离子的导体，若在植物茎中加一磁场，则电解质离子在茎中流动相当于切割磁感线，离子流切割磁感线的速率即代表茎流快慢。基于这一原理，测定感应电动势，即能转化为茎流大小。现有技术存在的问题：热技术法测量茎流虽然拥有诸多优点，但仍然存在仪器设备昂贵，不适广泛使用与推广。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本技术提供了一种马铃薯茎流电磁传感测量系统，利用植物茎流所产生的粒子流在磁场切割磁感线产生感应电动势，通过测定电动势的大小转化为茎流的大小，从而实现对茎流的测量。为了达到上述目的，本技术采用了如下的技术方案：一种马铃薯茎流电磁传感测量系统，其包括：固定机构和测量系统；所述固定机构包括：固定杆、螺栓和固定片；所述测量系统包括：电极、导线、电源、灵敏电压表和电磁铁。固定杆和固定片形成一个矩形，并通过螺栓固定。电源通过导线连接电磁铁；电极通过导线连接灵敏电压表。优选地，所述固定片通过活动铰接与固定杆连接，以适应不同茎粗。优选地，所述固定杆上有长度刻度，能直接读出两电磁铁之间的距离。优选地，所述电磁铁包括铁芯和线圈，铁芯采用硅钢或者铁镍合金制成。优选地，所述线圈的匝数已知，铁芯截面积已知，能够通过电流大小、电磁铁之间的距离计算出两电磁铁之间的磁感应强度。优选地，所述电极为针插式电极，长度为0.5-10cm。一种马铃薯茎流测定方法，包括以下操作步骤：（1）固定电磁铁：将固定杆套在植物茎上，根据植物茎粗调节固定片距离，并记录两电磁铁之间的距离，连接电源。（2）安装电极：根据左手定则（安培定则）四指方向指向茎流方向（向上），让磁感线穿过手心，大拇指方向为感应电流方向，在大拇指方向的直线上，茎对立的两侧插入两个电极，并连接灵敏电压表。（3）测定电动势：接通电磁铁电源，记录灵敏电压表读数。（4）绘制标准曲线：准确称取6盆马铃薯生长期苗和盆的总重量。置于6个不同温度条件下，安装上述马铃薯茎流电磁传感测量系统测定感应电动势，一定时间后测定植株和盆总重，利用质量减少量（水分蒸腾量）和感应电动势大小绘制标准曲线。（5）测量和计算：将上述马铃薯茎流电磁传感测量系统安装在待测植株上，测定感应电动势大小，利用标准曲线换算成茎流大小（用蒸腾量表示的茎流）。此外，还可以利用法拉第电磁感应原理，推得流体体积公式如下：式中：Ue为感应电动势（感应电压），单位为V；B为磁感应强度，单位为T；D为植物茎直径即测量电极或电磁铁之间的距离，单位为m；Q为茎流体积流量，单位为m3/S。该茎流测定仪及测定方法能够测定包括马铃薯在内的一切有茎陆生植物的茎流大小。有益效果：本技术以茎流中的离子切割磁感线产生感应电动势为原理，通过测定感应电动势大小间接测定茎流大小，本技术结构简单、不破坏植物组织，一次安装后可在较长时间段进行连续监测；并能够重复测量，结果准确。附图说明图1是本技术一种马铃薯茎流电磁传感测量系统的结构示意图；图2是本技术一种马铃薯茎流电磁传感测量系统固定机构示意图；图3是本技术一种马铃薯茎流电磁传感测量系统电磁铁示意图；图4是本技术一种马铃薯茎流电磁传感测量系统工作原理示意图。具体实施方式为使技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本技术的实施方式仅仅是示例性的，并且本技术并不限于这些实施方式。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本技术，在附图中仅仅示出了与根据本技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了关系不大的其他细节。实施例1本实施例提供了一种马铃薯茎流电磁传感测量系统，如图1-3所示，其包括：固定机构和测量系统；所述固定机构包括：固定杆1、螺栓2和固定片3；所述测量系统包括：电极4、电源5、灵敏电压表6和电磁铁8。固定杆1和固定片3形成一个矩形，并通过螺栓2固定。电源5通过导线连接电磁铁8；电极4通过导线连接灵敏电压表6。其中，所述固定片3通过活动铰接与固定杆1连接，以适应不同茎粗。其中，所述固定杆1上有长度刻度，能直接读出两电磁铁之间的距离。其中，所述电磁铁8包括铁芯12和线圈9，铁芯12采用硅钢或者铁镍合金制成。其中，所述线圈9的匝数已知，铁芯12截面积已知，能够通过电流大小、电磁铁8之间的距离计算出两电磁铁8之间的磁感应强度。其中，所述电极4为针插式电极，长度为1cm。实施例2本实施例提供了一种马铃薯茎流测定方法，如图1-4所示，该测定方法包括以下操作步骤：（1）固定电磁铁8：将固定杆1套在植物茎7上，根据植物茎7粗调节固定片3距离，并记录两电磁铁8之间的距离，连接电源5。（2）安装电极4：根据左手定则（安培定则）四指方向指向茎流方向10（向上），让磁感线11穿过手心，大拇指方向为感应电流方向，在大拇指方向的直线上，茎7对立的两侧插入两个电极4，并连接灵敏电压表6。（3）测定电动势：接通电磁铁8的电源5，记录灵敏电压表6读数。（4）绘制标准曲线：准确称取6盆马铃薯生长期苗和盆的总重量。置于6个15、20、25、30、35、40℃温度条件下，安装上述马铃薯茎流电磁传感测量系统测定感应电动势，一定时间后测定植株和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马铃薯茎流电磁传感测量系统，其特征在于，其结构包括：固定机构和测量系统；所述固定机构包括：固定杆、螺栓和固定片；所述测量系统包括：电极、导线、电源、灵敏电压表和电磁铁；固定杆和固定片形成一个矩形，并通过螺栓固定；电源通过导线连接电磁铁；电极通过导线连接灵敏电压表。

【技术特征摘要】
1.一种马铃薯茎流电磁传感测量系统，其特征在于，其结构包括：固定机构和测量系统；所述固定机构包括：固定杆、螺栓和固定片；所述测量系统包括：电极、导线、电源、灵敏电压表和电磁铁；固定杆和固定片形成一个矩形，并通过螺栓固定；电源通过导线连接电磁铁；电极通过导线连接灵敏电压表。2.根据权利要求1所述的一种马铃薯茎流电磁传感测量系统，其特征在于，所述固定杆上有设有刻度，能直接读出两电磁铁之间的距离。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，司怀军，刘维刚，唐勋，
申请(专利权)人：甘肃农业大学，
类型：新型
国别省市：甘肃,62