一种分体式快速精准的叶片水势测定装置

本发明涉及植物检测技术领域，特别是涉及一种分体式快速精准的叶片水势测定装置。

背景技术：

叶片水势是液态水在植物体内流动的驱动力，是判断植物水分亏缺、衡量植物抗旱性的重要指标，是研究植物水分生理、农业节水灌溉以及生态学等学科研究的重要参数。对于节水灌溉、精准灌溉，实现水肥耦合促进肥料高效利用具有重要指导意义，在研究植物水分与生态环境关系，指定种植规划，调整农业结构产业结构具有普遍意义。

叶片水势测定方法多样，实验室中常采用小液流法、质壁分离、压力室、热电偶湿温度计、露点水势仪等进行测定。测定为破坏性取样，且测量速度慢、仪器设备价格昂贵，操作技术要求高，携带不方便且通量不高，导致在大田生产或者科学研究中无法有效使用。因此采用简便、快捷、高效、精确的方法测定植物叶片水势是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种分体式水势测量装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现用非色散红外(ndir)检测器解决测量精确、快速的问题，用可拆卸式叶室的方法解决了测量所需平衡时间长的问题；且测量过程对操作人员无技术要求，数据准确可靠。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种分体式快速精准的叶片水势测定装置，包括叶室和检测箱；所述叶室嵌设于所述检测箱侧面顶部；

所述叶室包括室体，室盖，密封圈，密封垫，直角反射器，密封板；所述室体为立方体结构；所述室体一侧面向外弯折形成一个折角面；所述直角反射器两相对侧面分别与所述室体内壁两相对侧面固定连接；所述室体中部开设有密封滑槽；所述密封板一端贯穿所述折角面，并与所述密封滑槽滑动适配；所述折角面与所述密封板顶面相交；所述室体顶面固定连接有所述密封圈；与所述折角面相对的侧面与所述室盖一端铰接；所述室盖另一端与所述室体可拆卸连接；所述室盖朝向所述室体内腔的一侧面固定安装有所述密封垫；所述密封垫底面和所述密封圈顶面相接触。

优选的，叶室的一侧面为折角面避免了叶室装反的情况，能够准确并稳固的安装到检测箱内，提高检测效率。

优选的，密封板与密封滑槽滑动适配，实现了密封板对叶室部分空间实现了二次密闭，可以在完成平衡后关闭密封板，取下叶室并保护叶室内待检测气体环境，实现叶片无损测量。

优选的，室盖一端与室体铰接，且其内侧固定安装有密封垫，可以实现利用密封垫和密封圈夹持待测体，在密封的环境下进行实验。

所述直角反射器设置于所述室体内靠近所述折角面一端；与所述折角面相对的所述室体的侧面为透明材料，所述室体的其它侧面和所述室盖均为不透明材料。

优选的，设置叶室的一侧面为透明材料可以为后期仪器检测提供透光且密封的条件。

优选的，直角反射器设置于密封板和叶室形成的密闭区域内，为数据检测提供了准备条件。

所述室体内壁，所述密封板，所述密封圈和所述密封垫均整体全部涂有防吸湿镍特氟隆涂层。

优选的，与叶室内腔所接触的所有部位需要涂有镍特氟隆涂层，避免材料吸湿对后期的检测结果产生影响。

所述检测箱包括主机箱，托板，显控装置和检测仪器；

所述主机箱侧面顶部开设有叶室孔；所述叶室孔与所述室体大小相适配；所述叶室孔下边缘水平设置有所述托板；所述托板顶面开设有若干通线孔；所述托板侧面与所述主机箱内壁固定连接；所述显控装置嵌设于所述主机箱侧面中部；所述检测仪器固定安装于所述主机箱内壁中部；所述检测仪器与所述显控装置电性连接。

优选的，设置托板可以对插入的叶室进行支撑，避免叶室在检测箱内部晃动。

优选的，通线孔可以方便检测箱内的各个电器部件的连接。

所述显控装置包括显示器，按键盘和单片机；所述显示器和所述按键盘均嵌设于所述主机箱同一侧面中部；所述单片机固定安装于所述按键盘侧面；所述显示器和所述按键盘均与所述单片机电性连接。

所述检测仪器包括非色散红外检测器和温度计；所述温度计固定安装与所述托板底面；所述温度计设置有两个探头，其中一个所述探头依次贯穿所述托板和所述室体侧壁，并与所述室体侧壁平齐；另一个所述探头设置于所述主机箱内，所述非色散红外检测器固定安装于所述主机箱内壁顶部，并设置于所述室体的透明侧面一侧；所述非色散红外检测器和所述温度计均与所述单片机电性连接。

优选的，非色散红外检测器(发射器与检测器在同一侧，信号由发射器发射后经直角反射器返回同侧，为检测器接收)设置于主机箱顶部，其发射端与室体的透明侧面正对，以便于检测。

优选的，温度计分别检测检测箱和叶室，为水势测定提供准确的基础数据。

所述检测箱还包括多用途端口；所述多用途端口嵌设于所述主机箱侧面底部，并与所述单片机电性连接。

所述叶室还包括强磁锁扣；所述强磁锁扣固定安装于所述室体内壁顶部；所述室盖通过所述强磁锁扣与所述室体可拆卸连接。

优选的，设置叶室内壁设置强磁锁扣可以实现室盖与室体的开合，方便实验数据的收集。

所述托板顶面还嵌设有距离感应器；所述距离感应器与所述单片机电性连接；所述距离感应器设置于所述室体底面下方。

所述密封板靠近所述室体的透明侧面一端还固定安装有开合手柄。

优选的，设置开合手柄能够实现密封板的方便开合，也能够避免密封板脱出室体。

本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种水势测量装置，用非色散红外(ndir)检测器解决了测量精确、快速的问题，用可拆卸式叶室的方法解决了测量所需平衡时间长的问题，同时提高了测量通量，测量过程对操作人员无技术要求，数据准确可靠，具有携带方便、能耗低、使用寿命长，操作方便等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为检测箱打开后的主视示意图。

图2为叶室的侧视示意图。

图3为室体的侧视示意图。

图4为检测箱整体侧视示意图。

图5为非色散红外检测器检测原理图。

其中，室体-11，室盖-12，密封圈-13，密封垫-14，直角反射器-15，密封板-16，强磁锁扣-17，主机箱-21，托板-22，显控装置-23，显示器-231，按键盘-232，单片机-233，检测仪器-24，非色散红外检测器-241，温度计-242，多用途端口-25。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种分体式快速精准的叶片水势测定装置，包括叶室和检测箱；叶室嵌设于检测箱侧面顶部；

叶室包括室体11，室盖12，密封圈13，密封垫14，直角反射器15，密封板16；室体11为立方体结构；室体11一侧面向外弯折形成一个折角面；直角反射器15两相对侧面分别与室体11内壁两相对侧面固定连接；室体11中部开设有密封滑槽；密封板16一端贯穿折角面，并与密封滑槽滑动适配；折角面与密封板16顶面相交；室体11顶面固定连接有密封圈13；与折角面相对的侧面与室盖12一端铰接；室盖12另一端与室体11可拆卸连接；室盖12朝向室体11内腔的一侧面固定安装有密封垫14；密封垫14底面和密封圈13顶面相接触。

直角反射器15设置于室体11内靠近折角面一端；与折角面相对的室体11的侧面为透明材料，室体11的其它侧面和室盖12均为不透明材料。

室体11内壁，密封板16，密封圈13和密封垫14均整体全部涂有防吸湿镍特氟隆涂层。

检测箱包括主机箱21，托板22，显控装置23和检测仪器24；

主机箱21侧面顶部开设有叶室孔；叶室孔与室体11大小相适配；叶室孔下边缘水平设置有托板22；托板22顶面开设有若干通线孔；托板22侧面与主机箱21内壁固定连接；显控装置23嵌设于主机箱21侧面中部；检测仪器24固定安装于主机箱21内壁中部；检测仪器24与显控装置23电性连接。

显控装置23包括显示器231，按键盘232和单片机233；显示器231和按键盘232均嵌设于主机箱21同一侧面中部；单片机233固定安装于按键盘232侧面；显示器231和按键盘232均与单片机233电性连接。

检测仪器24包括非色散红外检测器241和温度计242；温度计242固定安装与托板22底面；温度计242设置有两个探头，其中一个探头依次贯穿托板22和室体11侧壁，并与室体11侧壁平齐；另一个探头设置于主机箱21内，非色散红外检测器241固定安装于主机箱21内壁顶部，并设置于室体11的透明侧面一侧；非色散红外检测器241和温度计242均与单片机233电性连接。

检测箱还包括多用途端口25；多用途端口25嵌设于主机箱21侧面底部，并与单片机233电性连接。

叶室还包括强磁锁扣17；强磁锁扣17固定安装于室体11内壁顶部；室盖12通过强磁锁扣17与室体11可拆卸连接。

托板22顶面还嵌设有距离感应器；距离感应器与单片机233电性连接；距离感应器设置于室体11底面下方。

密封板16靠近室体11的透明侧面一端还固定安装有开合手柄。

在本发明的一个实施例中，本发明的检测步骤和检测原理如下：

步骤一、将检测箱置于20℃-30℃环境下开机，检测箱开机预热5-10分钟后，开始测量；

步骤二、将叶室内密封板16打开，打开室盖12将叶片背面朝向叶室并利用密封圈13和密封垫14实现对叶片的密封夹持，静置平衡30分钟；

步骤三、叶室在叶片上平衡完成后，使用密封板16封闭叶室，打开室盖12取下叶室；

步骤四、将叶室正确装在叶室孔内，并安装到位；

步骤五、叶室温度不高于主机温度，避免叶室内结露影响测量结果；

步骤六、从显示器231上，读取由单片机233所收集到的非色散红外检测器241的测量结果。

测量原理：

1、水蒸气对远红光吸收显著，2.59μm波长下干扰小，吸收高，符合朗伯-比尔定律，根据非色散红外检测器241确定叶室内准确水蒸气浓度；

2、测量以内置无水蒸气的光路为对照，采用叶室内置的直角反射器15提高光径增加测量准确度；

3、高精度的温度计242获得叶室内气体温度，依据温度获得该温度条件下饱和空气含水量，并计算出此时空气相对湿度；

4、依据空气水势计算公式ψa＝4.6248×105tlnr(pa)获得叶片水势，其中t为绝对温度，r为相对湿度。

测量精度由非色散红外检测器241精度决定，水蒸气浓度测定范围在0-60mmol/mol，准确度优于读值的1.5％，当水蒸气浓度为10mmol/mol时，rms≤0.01mmol/mol，25℃环境下，据此推得精确度达0.02mpa，优于露点水势仪测定结果0.05mpa；

本装置适合植物的叶片的规格为厚度小于1mm，叶片长度大于5mm。

在本发明的另一个实施例中，多用途端口25采用microusb接口，用于传输数据。

在本发明的另一个实施例中，按键盘232设有开机按钮、测量按钮、保存按钮、回看按钮、删除按钮；显示器231用于显示仪器状态和测定结果。

本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种水势测量装置，用非色散红外(ndir)检测器解决了测量精确、快速的问题，用可拆卸式叶室的方法解决了测量所需平衡时间长的问题，同时提高了测量通量，测量过程对操作人员无技术要求，数据准确可靠，具有携带方便、能耗低、使用寿命长，操作方便等优点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。