【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种植物茎流流速的测量方法及其装置，尤其涉及一种采用热脉冲示踪技术测量植物微小茎秆或草本植物茎流流速的植物茎流流速测量方法及其装置。
技术介绍
：茎流指蒸腾作用在植物体内引起的上升液流，茎流量等于茎流流速乘以植物导管的截面积。土壤液态水进入根系后，通过茎输导组织向上运送到达冠层，经由气孔蒸腾(包括角质层及皮孔蒸腾)转化为气态水扩散到大气中去。根部吸收的水分有99.8％以上消耗在蒸腾作用上，茎流测定技术提供了一种田间直接测定蒸腾的精确手段。目前热脉冲植物茎流测量产品全部为进口产品，例如：由格林斯潘和澳大利亚英联邦科学与工业研究组织(CSIRO)联合研制开发的SF系列茎流传感器，澳大利亚ICT公司产的HRM热比率法茎流探头。其测量方法及其产品存在以下不足：首先，采用的方法是通过测量测点热脉冲热扩散曲线的变化，计算出热波动速度，再对热波动速度进行二次三项式或三次三项式回归和修正，才能获得茎流流速。监测热扩散曲线的变化，至少需要百分之一的分辨率，现有技术产品测点温度的最大值一般不低于0.6℃(分辨率0.006℃)。因此，主要适用于果林等木本植物。测定草本...
【技术保护点】
一种植物茎流流速测量方法，其特征在于：首先，在要测量茎流流速的植物茎秆（１）上安装加热器（２），用于加热植物茎秆（１），在植物茎秆（１）距离加热器（２）的上方和下方等距离Ｓ处各安装一对温度传感器，用于检测温差，上对温度传感器的两个温度传感器（３、４），在植物茎秆（１）距离加热器（２）的上方Ｓ处和Ｓ处的上方依次分开布置，与上对温度传感器对称，下对温度传感器的两个温度传感器（５、６），在植物茎秆（１）距离加热器（２）的下方Ｓ处和Ｓ处的下方依次分开布置，其次，通过两个计时器，分别记录上、下两对温度传感器温差出现的时间，启动加热器（２）对植物茎秆（１）进行瞬间加热的同时清零并启动两...
【技术特征摘要】
1.一种植物茎流流速测量方法，其特征在于：首先，在要测量茎流流速的植物茎秆(1)上安装加热器(2)，用于加热植物茎秆(1)，在植物茎秆(1)距离加热器(2)的上方和下方等距离S处各安装一对温度传感器，用于检测温差，上对温度传感器的两个温度传感器(3、4)，在植物茎秆(1)距离加热器(2)的上方S处和S处的上方依次分开布置，与上对温度传感器对称，下对温度传感器的两个温度传感器(5、6)，在植物茎秆(1)距离加热器(2)的下方S处和S处的下方依次分开布置，其次，通过两个计时器，分别记录上、下两对温度传感器温差出现的时间，启动加热器(2)对植物茎秆(1)进行瞬间加热的同时清零并启动两个计时器，当上、下对温度传感器分别检测到温差后关闭相应的计时器，两个计时器记录的时间，分别代表热流到达的时间Ts、Tn，然后，用公式(3)即：Vj＝(S/Ts-S/Tn)/2，计算出所测植物茎秆(1)的茎流流速Vj。2.根据权利要求1所述的植物茎流流速测量方法，其特征在于：在上述植物茎流流速测量中设置上路温差检测部分、下路温差检测部分与中路主控制部分，中路主控制部分包括控制计算机(22)、与控制计算机(22)相连接的232与TTL电平转换电路(21)、通过串口和232与TTL电平转换电路(21)相连接的主单片机(20)、通过数字输入端与主单片机(20)相连接的D/A转换电路(19)和与D/A转换电路(19)的模拟输出端相连接的加热器(2)，上路温差检测部分包括温度传感器(3、4)、温差放大电路(7)、单片机(11)、A/D转换电路(9)、D/A转换电路(13)、电压减法器(15)和电压比较器(17)，其中，温度传感器(3、4)和温差放大电路(7)的差分输入端相连接，温差放大电路(7)的输出端分为两路，分别与A/D转换电路(9)的模拟输入端和电压减法器(15)的正输入端相连接，A/D转换电路(9)的数字输出端和单片机(11)相连接，单片机(11)和D/A转换电路(13)的数字输入端相连接，D/A转换电路(13)的模拟输出端和电压减法器(15)的负输入端相连接，电压减法器(15)的输出端和电压比较器(17)的输入端相连接，电压比较器(17)的输出端和单片机(11)的中断1端口相连接，下路温差检测部分包括热电偶温度传感器(5、6)、温差放大电路(8)、单片机(12)、A/D转换电路(10)、D/A转换电路(14)、电压减法器(16)和电压比较器(18)，其中，温度传感器(5、6)和温差放大电路(8)的差分输入端相连接，温差放大电路(8)的输出端分为两路，分别与A/D转换电路(10)的模拟输入端和电压减法器(16)的正输入端相连接，A/D转换电路(10)的数字输出端和单片机(12)相连接，单片机(12)和D/A转换电路(14)的数字输入端相连接，D/A转换电路(14)的模拟输出端和电压减法器(16)的负输入端相连接，电压减法器(16)的输出端和电压比较器(18)的输入端相连接，电压比较器(18)的输出端和单片机(12)的中断1端口相连接，中路主控制部分主单片机(20)的一个端口和上路温差检测单片机(11)的外部中断0端口相连接，上路温差检测单片机(11)的一个端口和中路主控制部分主单片机(20)的外部中断0端口相连接，中路主控制部分主单片机(20)的一个端口和下路温差检测单片机(12)的外部中断0端口相连接，下路温差检测单片机(12)的一个端口和中路主控制部分主单片机(20)的外部中断1端口相连接，控制计算机(22)通过232与TTL电平转换电路(21)向中路主控制部分主单片机(20)发送茎流数据采集指令，主单片机(20)收到茎流数据采集指令后，根据茎流数据采集指令中的加热时间长度和加热电压的二进制数字值启动加热，加热电压的二进制数字值通过D/A转换电路(19)转换为模拟电压加到加热器(2)上，按指令中的加热时间长度在中路主控制部分主单片机(20)的控制下瞬间加热植物茎秆(1)，在启动加热后立刻将中路主控制部分主单片机(20)的两个16位定时器即定时器0和定时器1清零启动计时，同时向上下路温差检测部分的控制单片机(11、12)的中断0发出中断请求，其中，定时器0为上路温差检测计时，定时器1为下路温差检测计时，上下路温差检测控制单片机(11、12)的中断0得到响应后，在各自的中断服务程序中分别启动A/D转换(9、10)和D/A转换(13、14)，分别将温差放大电路(7、8)输出的温度漂移电压锁存到电压减法器(15、16)的负输入端，再分别去减温差放大电路(7、8)直接加在电压减法器(15、16)的正输入端的实时输出电压，此时电压减法器(15、16)的输出电压为零，完成了“动态校零”动作，然后分别关闭单片机(11、12)的中断0，开放中断1并退出各自的中断0服务程序，等待热流的到达，当热流到达上对热电偶温度传感器(3、4)或到达下对热电偶温度传感器(5、6)，与之相连的相应的上路温差放大器(7)的输出电压或下路温差放大器(8)的输出电压将增大，减去相应的锁存在上路电压减法器(15)或下路电压减法器(16)负输入端的温度漂移电压，相应的上路电压减法器(15)或下路电压减法器(16)的输出电压将由零逐渐增大，分别送入相应的上路电压比较器(17)或下路电压比较器(18)，与预先设定的温差阈值电压进行比较，当上路减法器(15)的输出电压大于预先设定的温差阈值电压将引发电压比较器(17)翻转，其输出向上路控制单片机(11)的外部中断1发出中断请求，上路控制单片机(11)响应外部中断1后，在外部中断1的服务程序中向中路主控制部分主单片机(20)的外部中断0发出中断请求并关闭单片机(11)的外部中断1开放中断0，为下一轮温差检测做准备，然后退出单片机(11)的外部中断1服务程序，中路主控制部分主单片机(20)响应外部中断0后，在外部中断0的服务程序中停止上路温差检测定时器0的计时，退出主单片机(20)的外部中断0服务程序，当下路减法器(16)的输出电压大于预先设定的温差阈值电压将引发电压比较器(18)翻转，其输出向下路控制单片机(12)的外部中断1发出中断请求，控制单片机(12)响应外...
【专利技术属性】
技术研发人员：高胜国，高任翔，
申请(专利权)人：中国农业科学院农田灌溉研究所，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]
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