[发明专利]一种植物叶片含水率测量装置与方法

说明书

本发明公开了一种植物叶片含水率检测装置和方法。该装置主要由叶片放置平台、叶片厚度测量模块、介电参数测量模块、控制模块和上位机模块组成。在叶片厚度测量模块包括测量杆和安装在其底端差动式电感传感器，当探头下降接触到叶片表面时，传感器的形变信号经A/D转换后传给单片机，单片机控制步进电机停止工作，计算出探头下降的位移，由初始探头位置与下降的位移即可计算出叶片厚度d。然后介电参数测量模块开始工作，测得叶片介电参数ε′，单片机结合测得的叶片厚度d和叶片的介电参数ε′，利用算法对植物叶片含水率进行预测并可将结果传给上位机，由上位机显示、存储、分析及扩展应用。本发明适合于植物叶片含水率的快速、无损、准确检测。

技术领域

本发明涉及一种植物叶片含水率测量方法与装置，属于无损检测领域。

背景技术

植物在生长过程中往往会遇到一些自然因素(地域因素造成的干旱、洪涝)或人为因素(灌溉不合理等)，归结到底都是外界水分对植物生长环境的影响，造成植物生长过程中的亏缺。因此，合理的水分环境对其生长尤为重要。另一方面，我国水资源紧张，国家提倡节约用水和精良灌溉，大力发展“精细农业”，但这一举措的前提就是对作物的含水率进行准确检测。传统的叶片含水率检测方法主要是干燥减重法，该方法费时费力，是有损检测方法。其他的一些利用电特性方法检测含水率的效果不太准确，是由于在植物叶片厚度测量方面存在不足：夹持力过小，导致极板间混入空气，且叶片会滑出；夹持力过大，会损坏叶片；以及不同叶片大小不一，夹具不太匹配。针对以上问题，本发明设计了一种新的方法与装置来检测植物叶片含水率。本发明适合各种植物叶片，不论是粮食作物还是树木花卉，都可以测量。

发明内容

本发明提出了一种能够快速、无损、准确地检测植物叶片含水率的方法，并设计了相对应的装置。本发明采用以下技术方案：

一种植物叶片含水率测量装置，包括：叶片放置平台、叶片厚度测量模块、介电参数测量模块、控制模块以及上位机模块；

所述叶片厚度测量模块包括步进电机和测量杆；所述步进电机的输出转轴与所述测量杆的一端相啮合，所述步进电机的转动能够带动所述测量杆垂直运动；所述测量杆的另一端设有传感器，所述传感器受力挤压时其输出数值发生变化，所述传感器的数值送给所述控制装置；所述步进电机通过步进电机驱动模块接受所述控制装置的控制指令；

所述介电参数测量模块包括LCR测量仪、第一导线和第二导线；所述第一导线的一端连接所述LCR测量仪的一个输入端，所述第一导线的另一端连接所述叶片放置平台的上表面；所述第二导线的一端连接所述LCR测量仪的另一个输入端，所述第二导线的另一端连接所述测量杆的最底端；所述LCR测量仪受所述控制装置的指令实现工作；

所述叶片放置平台用于放置待测叶片；

所述控制装置一方面控制步进电机工作、控制介电参数测量装置工作，另一方面根据测量数据计算出叶片含水率；

所述上位机部分与所述控制装置进行通信，所述控制装置将测量数据和计算结果上传给所述上位机，由上位机存储数据和进行数据分析以及数据应用。

进一步，所述测量杆的一端设有齿条，所述齿条与所述步进电机输出轴的齿轮相啮合。

进一步，所述测量杆靠近底端的位置还设有垫片，所述垫片在测量杆向上移动时能够阻止步进电机撞坏所述传感器。

进一步，所述传感器采用差动式电感传感器。

进一步，所述控制装置采用单片机，所述上位机采用PC机。

进一步，所述叶片放置平台上设有滑槽和压针，所述压针能够在所述滑槽内来回滑动，所述压针用于压制叶片使得叶片平整。