单位面积叶片重量测量装置及测量方法与流程

本发明实施例涉及植物信息检测技术领域，尤其涉及一种单位面积叶片重量测量装置及测量方法。

背景技术：

单位面积叶片重量是衡量植物叶片生理指标的重要参数，其与植物叶片的光合作用、呼吸作用及蒸腾作用息息相关，直接表征为同化物积累、叶绿素含量、养分积累与运输等生理过程的强烈程度。目前常用的测量装置及测量方法是在植物活体叶片上截取n个(例如5个)单位面积为a的叶片样品(例如10cm²)，使用天平称取其鲜重w1，通过w1/(n×a)获得单位面积叶片的鲜重。然后，再将鲜样带回实验室，用烘箱烘去水分后，称取干重w2，计算w2/(n×a)获得单位面积叶片的干重。该测量过程中，植物活体叶片的鲜重在采摘现场就可以测量，不足之处在于干重测量需要转移至实验室内烘干后测量，空间跨度大，测量效率低；鲜重测量时效性强，在截取多个叶片样品时，植物活体叶片处于开放环境中容易失水，影响测量数据的准确性。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的之一是提供一种单位面积叶片重量测量装置，用以解决现有测量装置不能现场完成干重测量过程且测量鲜重准确性低的问题。

本发明的目的之二是提供一种使用上述单位面积叶片重量测量装置进行测量的测量方法，提高测量数据的准确性和测量效率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种单位面积叶片重量测量装置，包括切刀、称重室、导向管、烘干灯及设置在所述称重室内的电子秤，所述切刀的刀刃围成封闭图形，所述导向管安装在所述称重室上，所述导向管的顶端形状与所述切刀的刀刃形状大小一致，所述电子秤包括重量传感器及设置在所述重量传感器上的秤台，所述导向管的底端位于所述称重室内，并且与所述秤台相对应。

进一步地，所述单位面积叶片重量测量装置还包括上盖板、弹簧及下底板，所述弹簧的一端与所述上盖板相连，另一端与所述下底板相连，所述切刀安装在所述上盖板上并与所述导向管的顶端相对应，所述称重室设置在所述下底板上。

进一步地，所述单位面积叶片重量测量装置还包括插板，所述导向管的侧壁上设有沿周向延伸的腰型孔，所述插板插拔安装在所述腰型孔内。

进一步地，在所述导向管的内壁上安装激光计数器，所述激光计数器位于所述插板上方。

进一步地，所述烘干灯为多个，沿所述电子秤的秤台内侧壁均匀设置，在所述电子秤的秤台上还安装温度传感器。

进一步地，所述单位面积叶片重量测量装置还包括供电单元，所述供电单元分别与所述烘干灯、所述电子秤、所述激光计数器和所述温度传感器电连接。

进一步地，所述电子秤包括显示模块，所述显示模块分别与所述激光计数器和所述温度传感器信号连接。

进一步地，所述烘干灯为高温卤素灯。

为解决上述技术问题之一，本发明提供一种使用上述单位面积叶片重量测量装置进行测量的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s10，随机选取待测植物上的叶片，将放置在导向管的顶端，切刀下切截取叶片样品；

步骤s20，所述叶片样品沿所述导向管落在电子秤的秤台上，用所述电子秤测量所述叶片样品的鲜重；

步骤s30，烘干灯烘干所述叶片样品；

步骤s40，所述电子秤测量烘干后的叶片样品的干重；

步骤s50，计算单位面积叶片的鲜重和单位面积叶片的干重。

进一步地，所述步骤s10包括如下步骤：

步骤s11，插板插入所述导向管内，使所述导向管的内部空间被隔断；

步骤s12，将随机选取的所述叶片放置在所述导向管的顶端，下压上盖板，压缩弹簧，所述切刀下切截取所述叶片样品，所述叶片样品下落至所述插板上，激光计数器对叶片样品计数；

步骤s13，重复步骤s12多次，获取多个叶片样品；

步骤s14，拔出所述插板，多个所述叶片样品沿所述导向管下落。

(三)有益效果

本发明提供的单位面积叶片重量测量装置，结构简单，使用方便，操作人员手持该装置在采摘现场即可完成测量工作；相比于传统的测量装置，其集成度高，不用转换测量场地，测量效率高，人工成本低；叶片从采摘到截取，时间间隔小，且截取后的叶片样品直接进入导向管和称重室2，从而有效避免叶片样品中的水分在测量之前被蒸发，进而提高了单位面积叶片的鲜重的测量准确度。

附图说明

图1为本发明实施例单位面积叶片称量装置的结构示意图；

图2为使用图1所示装置进行测量的测量方法的流程图。

图中：1、切刀；2、称重室；3、导向管；4、电子秤；41、重量传感器；42、秤台；5、烘干灯；6、上盖板；7、弹簧；8、下底板；9、供电单元；10、插板；11、激光计数器；12、温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种单位面积叶片重量测量装置，包括切刀1、称重室2、导向管3、电子秤4及烘干灯5。其中，切刀1为钢质刀刃，其刀刃呈封闭图形，该封闭图形可以为圆形、方形、三角形等，并且截面面积已知为s。导向管3安装在称重室2上。导向管3的一端与切刀1的刀刃形状大小一致，该端与切刀1相配合形成叶片裁取结构。导向管3的另一端延伸至称重室2的内部。电子秤4内部安装高精度的重量传感器41，毫秒级响应时间，设置在称重室2内，用于称量叶片样品的重量。在重量传感器41上方设有秤台42，导向管3伸入称重室2内部的一端与秤台42相对应。烘干灯5安装在秤台42上，为高温卤素灯。烘干灯5开启后可产生大量热量，烘烤叶片失水直至恒重，完成叶片样品的烘干。

本发明实施例中的单位面积叶片重量测量装置，通过切刀1和导向管3顶端的配合可以从叶片上截取与切刀1刀刃形状大小一致的叶片样品，即可以获得截面面积为s的叶片样品。导向管3的底部与秤台42相对应，这样，截取后的叶片样品顺着导向管3能够落到秤台42上。接着，用电子秤4可以称量叶片样品的鲜重w1，通过w1/s计算单位面积叶片的鲜重。为了提高计算的准确性，在具体应用时，可以增加叶片样品的数量。具体地，从随机摘取的n(n＞1)片叶片分别截取一个叶片样品，用电子秤4测量n片叶片样品的鲜重w1’，通过公式w1’/(n×s)计算单位面积叶片的鲜重。鲜重称量完毕后，用烘干灯5对叶片样品进行烘干操作。此时电子秤4称量的数据即为叶片样品的干重，类比单位面积叶片的鲜重的计算方法可以算出单位面积叶片的干重。

综上，本发明实施例中的单位面积叶片重量测量装置，结构简单，使用方便，操作人员手持该装置在采摘现场即可完成测量工作。相比于传统的测量装置，其集成度高，不用转换测量场地，测量效率高，人工成本低。另外，从采摘到截取，时间间隔小，且截取后的叶片样品直接进入导向管3，接着进入称重室2，使叶片样品位于密闭环境中，从而有效避免叶片样品中的水分在测量之前被开放空间内的风及日照蒸发，进而提高了单位面积叶片的鲜重的测量准确度。

为了避免叶片样品卡在导向管3内，使切下来的叶片样品能顺利沿导向管3掉落到电子秤4的秤台42上，导向管3顶端的管径逐渐变小。这样，截取的叶片样品从小径口进入后，通道会逐渐宽敞，下落更加顺畅。

需要说明的是，切刀1可以是独立的刀具，也可以是和称重室2相连的刀具。若为独立的刀具，则使用时，单独拿出后与导向管3的顶端相配合，截取叶片样品，但独立的刀具容易丢失，也容易漏带。因此，在本发明实施例中，单位面积叶片重量测量装置还包括上盖板6、弹簧7及下底板8。具体地，弹簧7一端与上盖板6相连，另一端与下底板8相连。切刀1安装在上盖板6朝向下底板8的一侧，称重室2位于下底板8上。当下压上盖板6时，弹簧7被压缩，切刀1随着上盖板6向下底板8的方向运动，至切刀1与导向管3的顶端抵触，继续下压，即可从随机摘取的叶片上截取得到叶片样品。截取叶片样品后，弹簧7回弹，带动切刀1离开导向管3的顶端。弹簧7的数量可以为一根，也可以为多根，对此本发明不做具体限定。

另外，在导向管3上还设置有可以插入或拔出的插板10。具体地，在导向管3侧壁上设有沿周向延伸的腰型孔，插板10插拔安装在腰型孔内。当插板10插入导向管3时，可以阻断导向管3内部的连通，将导向管3内部分隔为上、下两个腔室，此时，从导向管3顶端落下的多个叶片样品集中堆放在插板10上，暂时堆放在一起。当获得预设数目的叶片样品后，拔出插板10，导向管3内部导通，多个叶片样品一同下落至电子秤4的秤台42上进行称量。为了便于自动统计叶片样品的数目，在导向管3的内壁上安装激光计数器11。该激光计数器11位于插板10上方，叶片样品掉落过程中遮挡激光计数器11从而完成一次计数。

另外，单位面积叶片重量测量装置内设有控制处理中心，控制处理中心接收重量传感器41、激光计数器11及温度传感器12发送的测量数据并据此结合预设的计算程序计算单位面积叶片的鲜重和干重，并将结果显示在显示模块上。在计算过程中，控制处理中心根据温度传感器12测量的温度实时校正重量传感器41的温度漂移。

在本发明实施例中，电子秤4的秤台42呈碗状结构，烘干灯5安装在碗状结构的内侧壁上。为提高烘干效率，烘干灯5为多个，沿碗状结构的周向均匀分布。在碗状结构的底部还安装一个温度传感器12，用于测量叶片样品的温度，一旦发现过热手动关闭烘干灯5或者通过设置控制处理中心自动控制烘干灯5的开关及加热模式，以防温度过高引起燃烧。

为了方便使用者查看重量传感器41、激光计数器11和温度传感器12的测量值，电子秤4上还设置有与重量传感器41、激光计数器11及温度传感器12信号连接的显示模块。

为整个装置提供电能的供电单元9安装在下底板8上。具体地，该供电单元9分别与电子秤4、烘干灯5、激光计数器11、温度传感器12电连接。

除此之外，本发明实施例还提供了一种用上述单位面积叶片重量测量装置进行测量的测量方法，如图2所示，其测量步骤如下：包括

步骤s10，随机选取待测植物上的叶片，将叶片放置在导向管3的顶端，切刀1下移与导向管3的顶端抵接从而截取横截面积为s的叶片样品；

步骤s20，叶片样品沿导向管3落在电子秤4的秤台42上，通过重量传感器41测量叶片样品的鲜重w1。为保证检测结果的准确性和有效性，从叶片上截取不少于10次的叶片样品，各叶片样品均匀分布在叶片上，以真实反映植株的生长状态。

步骤s30，用开启后的烘干灯5烘干叶片样品。具体地，烘干灯5开启高温加热模式2min后切换到中低温模式持续加热，直到叶片样品的重量不再发生变化并稳定超过20s，关闭烘干灯5，完成烘干操作。在水分散失过程中，电子秤4内的重量传感器41连续读取叶片样品的重量，并通过秤台42上安装的温度传感器12实时矫正称量结果，具体测量数据显示在显示模块上。

步骤s40，待叶片样品的温度恢复至室温，电子秤4测量叶片样品的干重w2。称重数据显示在电子秤4的显示模块上，便于查看和记录。

步骤s50，计算单位面积叶片的鲜重w1/s和单位面积叶片的干重w2/s。

为提高测量结果的准确性，降低测量装置对称重传感器的敏感度的要求，截取多个叶片样品作为测量对象。此时，步骤s10细分如下：

步骤s11，插板10插入导向管3内，使导向管3的内部空间被隔断；

步骤s12，将随机选取的叶片放置在导向管3的顶端，下压上盖板6，压缩弹簧7，切刀1下切截取叶片样品，叶片样品下落到插板10上，激光计数器11对叶片样品计数，将计数结果传递给显示模块显示；

步骤s13，重复步骤s12多次，直至获取n(n＞1)个叶片样品；

步骤s14，拔出插板10，n(n＞1)个叶片样品沿导向管3下落至秤台42。

接着，电子秤4测量n(n＞1)个叶片样品的鲜重w1’和干重w2’，计算单位面积叶片的鲜重w1’/(n×s)和单位面积叶片的干重w2’/(n×s)。

需要说明的是，可以是摘取多片叶片，从每个叶片上截取一个叶片样品，也可以是在一片叶片上截取多个叶片样品。

本发明实施例中的单位面积要重量测量装置结构精巧，可以手持测量，在植物所在地即可完成测量工作，时效性好，且叶片样品从截取后落入导向管3和称重室2内，能有效避免叶片的水分在开放环境中被蒸发，提高叶片样品鲜重的测量准确性，从而更精准地反映植物的生长状况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。