专利名称：植物叶片运动方位角度测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在植物叶片向日性运动中，可以用于测定叶片运动角度变化的植 物叶片运动方位角度测量仪。
背景技术：
植物的叶片，在一天中不是一直保持在固定的位置，有些植物叶片随太阳运动方 位和角度的变化而变化，这被称为向日性运动。叶片运动中的向日性现象广泛存在于各种 植物上，包括绒毛叶、蒺藜等干旱半干旱地区的一年生植物和草本植物，以及棉花、豆类、苜 蓿、羽扇豆等作物。向日性运动又分为两种类型一种是横向日性运动，叶片运动总是使叶 平面与太阳的入射光线垂直，以捕获更多光能；另一种是偏向日性运动，叶片运动总是使叶 平面与太阳的入射光线平行，以减少光能捕获。研究认为叶片的横向日性运动提高了植物 光合生产力，有利于在环境出现干旱、热胁迫等不利因素之前建成幼苗和快速完成生活史； 同时从对光截获的影响方面来看，由于植物叶片最大程度上截获了光能，获得争夺光资源 的优势，因此能够影响周围的光环境，更大程度上遮荫竞争者，获得生存竞争优势。叶片的 偏向日性运动可以避开高光强对叶片的光抑制，减少叶片的蒸腾失水；同时导致植物冠层 内部接受的光量增加，有利于下部叶片进行光合物质生产。由此可以看出，植物的这种运动 能力能够影响植物的光合物质生产和生长发育，最终会影响这个物种的生存和发展。前人对植物叶片的向日性运动已进行了大量研究，包括如何对叶片向日性运动进 行测定，即叶片在空间上如何变换角度，也就是测定叶片的方位角、方向角和悬挂角。所述 方位角，是叶尖端与罗盘仪指北针(北向)之间的夹角。以手持罗盘仪置于叶平面上，调整 罗盘仪使指针指向0°，此时叶尖端在罗盘上所指的读数即为方位角；所述方向角，是以叶 中脉为轴，叶片转向东或西的角度。以半圆量角器从直径中心(圆心)处悬一小铅锤线作 为读数标志，放置半圆量角器平面与叶中脉垂直方向，使半圆量角器的直径面(半圆面)与 叶平面保持紧贴，此时铅锤线的读数就是方向角；所述悬挂角，是叶中脉垂直运动离开水平 面的角度。以半圆量角器的直径横梁平行紧贴叶中脉，此时铅垂线的读数就是悬挂角。叶片向日性运动的测量方法主要有方位角度测定法、投影法、定点照相法等。方位 角测定法是使用量角器，铅垂线和罗盘仪测定叶片的方位角、方向角和悬挂角，通过这三个 角度就可以对叶片的空间位置进行定位，进而描述叶片的运动状态；投影法是利用叶片的 投影来描述叶片运动的状态。在叶片的下方垂直于太阳光放置一个平板，利用叶片在这个 平面上的投影面积和叶片的实际面积之比，求出叶面法线与太阳光线所成的角度；定点照 相法与上述的两种测量法不同，它是每间隔1-2个小时用固定相机拍摄叶片的变化，捕捉 视觉上叶片如何进行向日性运动的方法。以上三种方法虽然均能描述出植物叶片如何进行向日性运动，但是在实际应用过 程中每种方法都存在着各自的优缺点。方位角度测定法虽然能够对叶片在空间上如何运动 进行分析，但只适合叶片运动方式较为简单的植物，比如棉花；在对运动方式较复杂植物的 叶片测定上显得力不从心，比如豆类。这种方法在测定时误差较大，且无法描述叶片的受光
3状态。投影法能够描述叶片的受光状态，很直接的反映叶片接受光强的多少，但是这种方法 无法在空间方位上对叶片进行分析，不能反映叶片在空间上的运动过程，且在使用过程中 操作复杂。定点照相法能够很直观的反映出叶片向日性运动的状态和变化过程，但无法定 量描述叶片的运动方式以及受光状态。对叶片向日性运动的测定方法在持续不断地改进，但进展缓慢，目前还没有专门 进行商业化生产的叶片向日性运动测定的仪器。因此，在借鉴上述各种测定方法优缺点的 基础上，设计出专门用于植物叶片向日性运动的测定仪器，做到测定结果准确且方便快捷， 这对于开展和推进植物叶片向日性运动研究具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以较准确同时测量植物叶片的方向角和悬挂角，在 使用过程中省时省力、易于操作且实用方便的植物叶片运动方位角度测量仪。本发明公开了一种植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于包括一主板，主板 上设有电源盒及电源开关，在所述主板下方设有悬挂角环尺、方向角环尺，所述悬挂角环尺 与主板活动连接，悬挂角环尺的一端设有金属吸盘，在主板上靠近所述金属吸盘设有电磁 铁，所述悬挂角环尺的另一端与主板活动连接处设有限位弹簧，所述方向角环尺与主板固 定连接，并且方向角环尺所形成的平面与主板垂直，所述方向角环尺设有方向角环尺指针， 方向角环尺指针固定安装在悬挂角环尺上，所述悬挂角环尺上设有滑动指针。在测量的时候，当测量的叶片下面有靠得比较近的叶片时，由于下部叶片的干扰， 影响本发明的测量，所以在所述主板上设有一延伸板，所述的延伸板与主板平行设置，在所 述的延伸板上设有滑杆，主板上设有与滑杆相适配的滑槽，延伸板可通过上述滑杆沿滑槽 滑动，实现延伸板水平伸缩移动。所述的延伸板与主板之间也可以设有滑轨，通过滑轨实现延伸板的水平伸缩移 动。也可以通过另外的能够实现水平伸缩移动的装置来连接延伸板和主板。所述悬挂角环尺、方向角环尺均为半圆环形，均设有角度刻度线，这里悬挂角环尺 和方向角环尺上设置有角度刻度线，起到了量角器的作用。所述悬挂角环尺与方向角环尺的大小不同，悬挂角环尺与方向角环尺竖向呈“十” 字交叉安装，所述固定安装在悬挂角环尺上的方向角环尺指针的旋转中心位于方向角环尺 所形成的圆的中轴线上。上述方向角环尺和悬挂角环尺也可以这样安装方向角环尺位于悬挂角环尺外围 且与悬挂角环尺竖向呈“T”字型交叉安装，所述固定安装在悬挂角环尺上的方向角环尺指 针的旋转中心位于方向角环尺所形成的圆的中轴线上。所述悬挂角环尺所设的滑动指针为一挂在悬挂角环尺上的倒“U”形指针。本发明所述的植物叶片运动方位角度测量仪基本工作原理如下在测量时要使延 伸板最大限度的贴近植物的叶片，使叶片所在的平面与延伸板所在的平面尽量保持平行， 延伸板沿纵轴线的空间角度就是所需测量叶片的空间角度。待所述的悬挂角环尺、方向角 环尺都静止不动后，悬挂角环尺因重力的作用会自然下垂，方向角环尺指针随悬挂角环尺 转动并且会在方向角环尺上指示出一个对应的角度刻度，这个角度刻度就是叶片方向角的 读数，这里运用悬挂角环尺的自身重力作用巧妙的代替了传统的铅垂线的功能；位于悬挂
4角环尺上的滑动指针也会因自身重力而滑动，在悬挂角环尺上指向某一个角度刻度，这个 角度刻度的读数就是叶片悬挂角的读数。这时按下电源开关，使电磁铁通电后吸住金属吸 盘，这样悬挂角环尺可以瞬时被固定，在测量读数的过程中不容易发生晃动，使采集数据的 时候人为误差大大降低，在电磁铁不通电的情况下，由于限位弹簧的作用，所述金属吸盘与 电磁铁间隔一定间隙，悬挂角环尺可以自由摆动。与现有技术相比，本发明能够实现一次性同时测定植物叶片方向角和悬挂角，打 破了原有传统测量方式的思维定式，简化了测量步骤，具有使用简便、易于携带，为田间条 件下快速测定大量作物叶片的方向角和悬挂角提供了可能，对开展田间条件下不同栽培技 术措施对作物叶片运动的影响、不同品种作物间叶片的运动特征及高光效作物种质资源的 筛选等方面的研究均具有重要意义，这必将进一步推进作物光合作用的生理生态研究。
图1为本发明实施例1的主视结构示意图。图2为图1的左视结构示意图。图3为图1的俯视结构示意图。图4为本发明实施例2的主视结构示意图。图5为本发明实施例3滑动指针的结构示意图。图6为本发明实施例4滑动指针的结构示意图。图中所示1为主板，2为延伸板，3为滑杆，4为滑槽，5为电源开关，6为手柄，7为 电源盒，8为电源线，9为限位弹簧，10为方向角环尺指针，11为方向角环尺，12为滑动指针， 13为悬挂角环尺，14为电磁铁，15为金属吸盘。
具体实施例方式实施例1 参照图1-图3，本实施例包括一主板1，主板1上设有电源盒7及电源开关5，在所 述主板下方设有悬挂角环尺13、方向角环尺11，所述悬挂角环尺13与主板1活动连接，悬 挂角环尺13的一端设有金属吸盘15，在主板1上靠近所述金属吸盘15设有电磁铁14，所 述悬挂角环尺13的另一端与主板1活动连接处设有限位弹簧9，所述方向角环尺11与主板 1固定连接，并且方向角环尺11所形成的平面与主板1垂直，所述方向角环尺11设有方向 角环尺指针10，方向角环尺指针10固定安装在悬挂角环尺13上，所述悬挂角环尺13上设 有滑动指针12。所述悬挂角环尺13、方向角环尺11均为半圆环形，均设有角度刻度线。在所述主板1上设有一延伸板2，所述的延伸板2与主板1平行设置，在所述的延 伸板2上设有滑杆3，主板1上设有与滑杆3相适配的滑槽4。所述悬挂角环尺13与方向角环尺11的大小不同，悬挂角环尺13与方向角环尺11 竖向呈“十”字交叉安装，所述固定安装在悬挂角环尺13上的方向角环尺指针10的旋转中 心位于方向角环尺11所形成的圆的中轴线上。所述悬挂角环尺13所设的滑动指针12为挂在悬挂角环尺上的直角倒“U”形指针。实施例2 参见图4，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于所述悬挂角环尺与方向角环
5尺的大小不同，所述方向角环尺位于悬挂角环尺外围且与悬挂角环尺竖向呈“T”字型交叉 安装，所述固定安装在悬挂角环尺上的方向角环尺指针的旋转中心位于方向角环尺所形成 的圆的中轴线上。实施例3:参见图5，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于在所述主板1上不设延伸板 2。所述悬挂角环尺13所设的滑动指针12为一挂在悬挂角环尺上的弯角倒“U”形指针。实施例4 参见图6，与实施例1相比，本实施例的不同之处在于所述的延伸板2与主板之间 设有滑轨，通过滑轨实现延伸板2的水平伸缩移动。所述悬挂角环尺13所设的滑动指针12 为一挂在悬挂角环尺13上的双层弯角倒“U”形指针。实施例5 参见图5，与实施例2相比，本实施例的不同之处在于在所述主板1上不设延伸板 2。所述悬挂角环尺13所设的滑动指针12为一挂在悬挂角环尺上的弯角倒“U”形指针。实施例6 参见图6，与实施例2相比，本实施例的不同之处在于所述的延伸板2与主板之间 设有滑轨，通过滑轨实现延伸板2的水平伸缩移动。所述悬挂角环尺13所设的滑动指针12 为一挂在悬挂角环尺13上的双层弯角倒“U”形指针。实施例7 参见图1-图3，与实施例2相比，本实施例的不同之处在所述主板1上不设延伸板 2。
权利要求
一种植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于设有一主板(1)，在主板(1)上设有电源盒(7)及电源开关(5)，在所述主板(1)下方设有悬挂角环尺(13)、方向角环尺(11)，所述悬挂角环尺(13)与主板(1)活动连接，悬挂角环尺(13)的一端设有金属吸盘(15)，在主板(1)上靠近所述金属吸盘(15)设有电磁铁(14)，所述悬挂角环尺(13)的另一端与主板(1)活动连接处设有限位弹簧(9)，所述方向角环尺(11)与主板(1)固定连接，并且方向角环尺(11)所形成的平面与主板(1)垂直，所述方向角环尺(11)设有方向角环尺指针(10)，方向角环尺指针(10)固定安装在悬挂角环尺(13)上，所述悬挂角环尺(13)上设有滑动指针(12)。
2.如权利要求1所述的植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于在所述主板(1)上 设有一延伸板(2)，所述的延伸板⑵与主板(1)平行设置，在所述的延伸板(2)上设有滑 杆(3)，主板(1)上设有与滑杆(3)相适配的滑槽(4)。
3.如权利要求2所述的植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于所述的延伸板(2) 与主板(1)之间设有滑轨。
4.如权利要求1、2或3所述的植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于所述悬挂角 环尺(13)、方向角环尺(11)均为半圆环形，均设有角度刻度线。
5.如权利要求4所述的植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于所述悬挂角环尺 (13)与方向角环尺(11)的大小不同，悬挂角环尺(13)与方向角环尺(11)竖向呈“十”字 型交叉安装，所述固定安装在悬挂角环尺(13)上的方向角环尺指针(10)的旋转中心位于 方向角环尺(11)所形成的圆的中轴线上。
6.如权利要求4所述的植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于所述悬挂角环尺 (13)与方向角环尺(11)的大小不同，所述方向角环尺(11)位于悬挂角环尺(13)外围且与 悬挂角环尺(13)竖向呈“T”字型交叉安装，所述固定安装在悬挂角环尺(13)上的方向角 环尺指针(10)的旋转中心位于方向角环尺(11)所形成的圆的中轴线上。
7.如权利要求1、2或3所述的植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于所述悬挂角 环尺(13)所设的滑动指针(12)为一挂在悬挂角环尺(13)上的倒“U”形指针。
8.如权利要求4所述的植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于所述悬挂角环尺 (13)所设的滑动指针(12)为一挂在悬挂角环尺(13)上的倒“U”形指针。
9.如权利要求5所述的植物叶片运动方位角度测量仪，其特征在于所述悬挂角环尺 (13)所设的滑动指针(12)为一挂在悬挂角环尺(13)上的倒“U”形指针。
全文摘要
本发明涉及一种在植物叶片向日性运动中，可以用于测定叶片运动角度变化的植物叶片运动方位角度测量仪，其结构是设有一主板，主板上设有电源盒及电源开关，在主板下方设有悬挂角环尺、方向角环尺，悬挂角环尺与主板活动连接，悬挂角环尺的一端设有金属吸盘，在主板上靠近金属吸盘设有电磁铁，所述悬挂角环尺的另一端与主板活动连接处设有限位弹簧，方向角环尺与主板固定连接，并且方向角环尺所形成的平面与主板垂直，方向角环尺设有方向角环尺指针，方向角环尺指针固定安装在悬挂角环尺上，悬挂角环尺上设有滑动指针。本发明可以较准确同时测量植物叶片的方向角和悬挂角，在使用过程中省时省力、易于操作且实用方便。
文档编号G01C1/00GK101968351SQ201010256428
公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者姚贺盛, 张亚黎, 张向娟, 张旺锋, 易小平, 罗毅 申请人:石河子大学