植物体含水率测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术植物体含水率测量装置，包括用于检测植物体含水率的传感器和数据采集器，传感器包括阻抗变换器、检波模块、第一中央控制模块和第一通讯模块，阻抗变换器的检测信号通过检波模块接至第一中央控制模块；数据采集器包括第二中央控制模块和键盘输入模块、显示模块、存储模块、第二通讯模块，第二中央控制模块通过第二通讯模块和第一通讯模块与第一中央控制模块相连。传感器采用圆心多爪结构安装探针。本发明专利技术植物体含水率测量装置的优点是：具有高频宽、高线性度和功耗小的性能，操作简单，可随身携带，有利于实现植物体含水率的即时检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量
，特别涉及一种植物体含水率测量装置。技术背景水对植物的重要性是不言而喻的。植物一方面从周围环境中吸收水分，以保证生命活动 的需要；另一方面又不断地向环境散失水分，以维持体内外的水分循环、气体交换以及适宜 的体温。植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程，被称为植物的水分代谢。研究植物 水分代谢的基本规律，掌握节水灌溉的生理基础，以满足农林植物生长发育对水分的需要， 为其提供良好的生态环境，对植物的高产、稳产、优产和水资源的高效利用有着重要的意义。水分在土壤——植物——大气体系中的运输过程可以表示为土壤水分一根毛一皮层一内皮层一木质部薄壁细胞一茎的导管一叶脉导管一叶肉细胞一气孔下腔一气孔一大气。目前，在对此过程的研究中，土壤水分和空气湿度的检测手段多样并且可以满足研究需要；对植物 叶片的水分状况而言，虽然检测方法和工具存在一些缺点(如耗时长、携带不方便，不利于 野外作业)，但因采样方便且对植物整体的损伤不大，从而在一定程度上弥补了这些不足，也 可以得到有效的检测。相对而言，根和茎(主要指木本植物)的水分状况因受制于植物本身 的一些客观因素(如根生长在土壤中，对植物茎部取样不方便且会对植物的正常生长造成较 大影响等)以及检测方法本身存在的不足，难以被实时检测。目前，在国外应用较多的测量手段是TDR技术，但是TDR技术用于测量植物体含水率在 技术上存在一些不足之处不同TDR波导探针的有效介电常数一一含水率经验公式有较大差异； 树种差异对TDR的测量有影响，当精度要求很高时可以针对特定树种做标定； TDR测量的是波导探针附近植物组织的平均含水率，如果波导探针附近水分分布差异较 大(如边材与心材)，测量结果会有较大偏差； 植物的伤口反应对TDR的测量值有影响；TDR波导探针的长度受限制，使用较短波导探针可以减小对植物的损伤，并且减少水分 分布差异引入的误差，但是系统分辨率会降低，波导太长信号的衰减会很大。此外，TDR技术仪器化成本高，不利于国内市场推广。通过以上分析可知，目前植物体含水率测量装置存在的问题还很多，有利于市场推广的 设备目前尚未有见。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高频宽、高线性度和小功耗，操作简单，可随身携带，有利 于即时检测的植物体含水率测量装置。为达到上述目的，本专利技术植物体含水率测量装置，包括传感器，还包括一数据采集器， 所述传感器包括用于检测植物体含水率的阻抗变换器、检波模块、第一中央控制模块和与所 述第一中央控制模块相连的第一通讯模块，所述阻抗变换器的检测信号通过所述检波模块接 至所述第一中央控制模块；所述数据采集器包括第二中央控制模块和与之分别相连的键盘输 入模块、显示模块、存储模块、第二通讯模块，所述第二中央控制模块通过所述第二通讯模 块和第一通讯模块与所述第一中央控制模块相连。本专利技术植物体含水率测量装置，其中所述阻抗变换器包括高频信号源、传输模块和若干 测量探针，所述高频信号源和测量探针分别与所述传输模块相连，所述传输模块的检测信号 接至所述检波模块。本专利技术植物体含水率测量装置，其中所述检波模块采用型号为AD623的运算放大器芯片 构成宽频带检波器。本专利技术植物体含水率测量装置，其中所述传输模块采用特征阻抗是50欧姆的同轴电缆。本专利技术植物体含水率测量装置，其中所述传感器设有用于在被测植物体上进行固定的环 形固定圈和一个固定在固定圈上的电路盒，固定圈上均布有多个用于安装所述测量探针的探 针孔，测量探针自探针孔中插入被测植物体并通过螺帽和绝缘垫圈固定在环形固定圈上，各 测量探针通过同轴电缆接入电路盒。本专利技术植物体含水率测量装置，其中所述数据采集器设有电源模块和与其相连的充电模， 并用于向所述传感器供电。本专利技术植物体含水率测量装置，其中所述第一中央控制模块采用型号为MEGA8的芯片， 所述第二中央控制模块采用型号为SPCE061A的芯片。本专利技术植物体含水率测量装置，其中所述第二通讯模块和第一通讯模块采用RS-485通讯 模块。本专利技术植物体含水率测量装置，数据采集器采用手持的可移动式结构，包括具有若干按键的键盘和一个小型显示器。本专利技术植物体含水率测量装置的优点是1. 传感器测量电路线性度好，具有较宽频带。由于信号源频率高达100MHz，因此检波 电路的频率很高，高频运算放大器LT1813在高频工况下保证了检波电路的高频性能，此外电 阻电容参数的匹配使植物水分测量电路具有良好的线性输出，有效保证了测量的精度和量程， 性能足以满足实际应用。2. 本传感器的具有很宽的测量范围(0-100%含水量)。3. 数据采集器为手持式仪表，体积小，便于随身携带，其功耗小，不需要配备大量备用电池。4. 键盘设计简洁，操作简单，价格低廉，满足市场需求。下面将结合实施例参照附图进行详细说明，以对本专利技术的目的、特征和优点有深入的理解。附图说明图1为本专利技术植物体含水率测量装置的方框图；图2为本专利技术检测设备中第二中央控制模块的电路图；图3为本专利技术检测设备中第一中央控制模块和第一通讯模块的电路图；图4为本专利技术检测设备中检波模块的电路图；图5为本专利技术检测设备中键盘输入模块的电路图；图6为本专利技术检测设备中存储模块的电路图；图7为本专利技术检测设备中第二通讯模块的电路图；图8为本专利技术检测设备中充电模块的电路图；图9为本专利技术检测设备中显示模块的电路图；图10为本专利技术检测设备中电源模块的电路图；图11为本专利技术检测设备的测量原理图；图12为本专利技术检测设备中传感器的安装图；图13为本专利技术检测设备中数据采集器的外形图。具体实施方式下面以实施例对技术方案做详细说明。参照图1，本专利技术植物体含水率测量装置，由用于测量植物体含水率的传感器1和数据采集器2两部分组成，采用9V可充电电池供电，传感器1的电源由数据采集器2提供。传感 器通过两个RS-485通讯模块将数据发送给数据采集器(手持式)，数据采集器用于设定传感器的参数，读取并显示传感器的测量结果。其中，传感器1包括用于检测植物体含水率的阻抗变换器16、检波模块14、第一中央控 制模块10和与第一中央控制模块10相连的第一通讯模块15。第一中央控制模块10采用型 号为MEGA8的芯片。检波模块14采用型号为AD623的运算放大器芯片构成宽频带检波器。 上述电路装入电路盒41。参照图12，传感器l的外部结构如下它设有用于在被测植物体7上进行固定的环形固 定圈46和固定在固定圈46上的电路盒41，固定圈46上均布有4个用于安装测量探针40的 探针孔45，测量探针40自探针孔45中插入被测植物体7并通过螺帽43和绝缘垫圈42固定 在环形固定圈46上，各测量探针40通过同轴电缆44接入电路盒41。参照图1，数据采集器2包括第二中央控制模块20和与之分别相连的键盘输入模块21、 显示模块23、存储模块22、第二通讯模块25，第二中央控制模块20通过第二通讯模块25 和第一通讯模块15与第一中央控制模块10相连。第二通讯模块25和第一通讯模块15采用 RS-485通讯模块。数据采集器2设有电源模块26和充电模块27，并用于向传感器1供电。参照图10和图 8，分别给出了电源模块和充电模块的电路图。参照图2，第二中央控制模块釆用型号为SPCE061A的芯片。.参照图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物体含水率测量装置，包括传感器（１），其特征在于：还包括一数据采集器（２），所述传感器（１）包括用于检测植物体含水率的阻抗变换器（１６）、检波模块（１４）、第一中央控制模块（１０）和与所述第一中央控制模块（１０）相连的第一通讯模块（１５），所述阻抗变换器（１６）的检测信号通过所述检波模块（１４）接至所述第一中央控制模块（１０）；所述数据采集器（２）包括第二中央控制模块（２０）和与之分别相连的键盘输入模块（２１）、显示模块（２３）、存储模块（２２）、第二通讯模块（２５），所述第二中央控制模块（２０）通过所述第二通讯模块（２５）和第一通讯模块（１５）与所述第一中央控制模块（１０）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵燕东，白陈祥，王海兰，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]