[实用新型]植物体含水率测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，特别涉及一种植物体含水率测量装置。

背景技术

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→根毛→皮层→内皮层→木质部薄壁细胞→茎的导管→叶脉导管→叶肉细胞→气孔下腔→气孔→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——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。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型植物体含水率测量装置的优点是：