一种草本植物蒸腾速率测定仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种草本植物蒸腾速率测定仪，包括传感器选通电路、传感器、多级放大电路、A/D转换电路、加热探针、加热控制器、上位机、数据处理中心和断电模块，多级放大电路包括两级放大电路，每个传感器上安装有第一热电偶和第二热电偶，传感器上连接有导线。该装置采用可重复性测量的传感器，将微弱的信号经过多级放大处理成数据处理中心可以识别并处理的信号；在加热探针加热的过程中，采用加热控制器控制加热时间，以防烧坏植物茎秆；本实用新型仪器与现有仪器相比，显著的降低了整机的成本，避免了现有技术中普遍缺少必要重复的不足，降低了仪器的整体功耗。
【专利说明】
一种草本植物蒸腾速率测定仪
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种测量仪器，具体是一种草本植物蒸腾速率测定仪。
【背景技术】
[0002]我国是水资源十分匮乏的农业大国，而水对作物的生长至关重要，在保证农业稳产、高产的前提下，大力发展节水灌溉是一项十分紧迫而重要的任务。长期以来，人们把土壤含水量或大气的相对湿度作为控制农作物灌溉的指标，但它毕竟是一个间接指标，对反映作物的缺水比较迟钝、滞后，且精度低。植物茎流可以从植物的生理状态上反映植物的缺水状况，能够精确的指导农作物灌溉。植物茎流是指植物在蒸腾作用下体内产生的上升液流，土壤中的液态水进入植物的根系后，通过茎杆的输导向上运送到达冠层，再由气孔蒸腾转化为气态水扩散到大气中去，在这一过程中，茎杆中的液体一直处于流动状态。当茎杆内液流在一点被加热，则液流携带一部分的热量向上传输，一部分与水体发生热交换，还有一部分则以辐射的形式向周围发散，根据热传输与热平衡理论通过一定的数学计算即可求得茎杆的水流通量，即植物的蒸腾速率。目前市场上的测量植物蒸腾速率的产品反应不灵敏，测量精确度不高。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种草本植物蒸腾速率测定仪，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]—种草本植物蒸腾速率测定仪，包括传感器选通电路、传感器、多级放大电路、A/D转换电路、加热探针、加热控制器、上位机、数据处理中心和断电模块，多级放大电路包括两级放大电路，每个传感器上安装有第一热电偶和第二热电偶，传感器上连接有导线。
[0006]作为本实用新型进一步的方案:多级放大电路的两级放大器分别为零漂移的差分放大器和高增益的放大器。
[0007]作为本实用新型进一步的方案:传感器和加热探针位于一块胶木板上并在同一直线上，加热探针位于传感器中两个热电偶距离的三分之二处。
[0008]作为本实用新型进一步的方案:断电模块一端与电源连接，另一端与整个仪器的电源端连接。
[0009]作为本实用新型进一步的方案:加热探针的加热时间由加热控制器和数据处理中心联合控制。
[0010]作为本实用新型进一步的方案:数据处理中心采用Flash型16位RISC指令集单片机MSP430F169，数据处理中心还包括时钟芯片、温度传感模块和串口数据发送模块。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:该装置采用可重复性测量的传感器，将微弱的信号经过多级放大处理成数据处理中心可以识别并处理的信号;在加热探针加热的过程中，采用加热控制器控制加热时间，以防烧坏植物茎杆;本实用新型仪器与现有仪器相比，显著的降低了整机的成本，避免了现有技术中普遍缺少必要重复的不足，降低了仪器的整体功耗。
【附图说明】
[0012]图1为草本植物蒸腾速率测定仪的结构示意图。
[0013]图2为草本植物蒸腾速率测定仪中传感器的结构示意图。
[0014]图3为草本植物蒸腾速率测定仪中多级放大电路的结构示意图。
[0015]图4为草本植物蒸腾速率测定仪中A/D转换电路的结构示意图。
[0016]其中:1-传感器选通电路，2-传感器，21-第一热电偶，22-第二热电偶，3_多级放大电路，4-A/D转换电路，5-加热探针，6-加热控制器，7-上位机，8-数据处理中心，9-断电模块，10-导线。
【具体实施方式】
[0017]下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0018]请参阅图1-4，一种草本植物蒸腾速率测定仪，包括传感器选通电路1、传感器2、多级放大电路3、A/D转换电路4、加热探针5、加热控制器6、上位机7、数据处理中心8和断电模块9，多级放大电路3包括两级放大电路，每个传感器2上安装有第一热电偶21和第二热电偶22，传感器2上连接有导线10。多级放大电路3的两级放大器分别为零漂移的差分放大器和高增益的放大器。传感器2和加热探针5位于一块胶木板上并在同一直线上，加热探针5位于传感器2中两个热电偶距离的三分之二处。断电模块9一端与电源连接，另一端与整个仪器的电源端连接。加热探针5的加热时间由加热控制器6和数据处理中心8联合控制。数据处理中心8采用Flash型16位RISC指令集单片机MSP430F169，数据处理中心还包括时钟芯片、温度传感模块和串口数据发送模块。
[0019]本实用新型的工作原理是:该装置通电后，测定仪与上位机7进行通信，所述测定仪的数据处理中心8将通过串口 232给上位机7发送校正时间指令，若时间正确，则等待10秒后开始采集数据;数据采集开始后，所述数据处理中心8的单片机和加热控制器6上电并工作，每次单片机MSP430F169选通一路传感器，同时单片机MSP430F169给加热控制器6—个信号，加热控制器6通过74HC132译码器和单片机给的信号，每次选择和传感器对应的加热探针开始加热，在每一个通道开始测量开始，加热控制器6控制加热探针开始加热，设定加热时间为2秒，当加热时间一到，加热控制器6强行给加热探针5断电，停止加热，如程序跑飞，加热控制器6也可强行给加热探针5断电，以防烧死植物；每个通道的工作时间由单片机MSP430F169控制，具体为3分钟;所述数据处理中心8对每个通道采集300次数据;传感器5两端信号经过多级放大器3的第一级差动放大器AD8230(见图示3)，AD8230的4引脚和5引脚分别接入传感器输入的差分信号，AD8230的基准电压接入地网络，7引脚通过200欧姆电阻接地，8引脚输出经过差分放大的信号VOUTl;将V0UT2接入多级放大器3的第二级放大器AD623AN的3引脚，AD623AN的负输入端接地，AD623AN的基准端接入一个型号为LM385的1.2V稳压器，给AD623AN提供基准电压，6引脚输出经过增益放大的信号V0UT2，经过这两两级放大后的信号V0UT2是还是不能被数据处理中心8识别的模拟信号，必须经过AD转换电路后才能被单片机MSP430F169识别，如图3，本实施例采用集成模数转换芯片AD7705，AD7705的2、3引脚需要一个4.9512M的晶振提供时钟频率才能正常工作，采用3V供电，经过转换的数字信号通过12、13引脚输出，信号为01^￥、001]1';经407705转换后的数字信号接入单片机MSP430F169的2、61引脚，以便被单片机识别;MSP430单片机对每一通道进行300次重复的读取数据后，数据处理中心8通过一系列算法，找到每一通道温度信号的峰值点、过零点，通过内部编程，将草本植物茎杆的液流速率转换为蒸腾速率，数据处理中心8并将数据打包后，经过串口 232发送上位机7，便于操作人员观察分析结果。
[0020]考虑到草本植物茎杆较小，长时间对其加热会严重影响作物生理生长特征，因此在给所述草本植物蒸腾速率测定仪的供电电源端加入一个断电模块9，断电模块选用一个低功耗的ATtiny-13单片机，给ATtiny-13烧入程序，整个仪器工作一个小时后自动断电，在等待2个小时后整个仪器上电重新工作，这样就避免了仪器长时间工作，影响了植物的正常生理状态。
[0021]该装置采用可重复性测量的传感器2，将微弱的信号经过多级放大处理成数据处理中心8可以识别并处理的信号；在加热探针加热的过程中，采用加热控制器6控制加热时间，以防烧坏植物茎杆;本实用新型仪器与现有仪器相比，显著的降低了整机的成本，避免了现有技术中普遍缺少必要重复的不足，降低了仪器的整体功耗。
[0022]上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
【主权项】
1.一种草本植物蒸腾速率测定仪，其特征在于，包括传感器选通电路、传感器、多级放大电路、A/D转换电路、加热探针、加热控制器、上位机、数据处理中心和断电模块，多级放大电路包括两级放大电路，每个传感器上安装有第一热电偶和第二热电偶，传感器上连接有导线。2.根据权利要求1所述的草本植物蒸腾速率测定仪，其特征在于，所述多级放大电路的两级放大器分别为零漂移的差分放大器和高增益的放大器。3.根据权利要求1或2所述的草本植物蒸腾速率测定仪，其特征在于，所述传感器和加热探针位于一块胶木板上并在同一直线上，加热探针位于传感器中两个热电偶距离的三分之二处。4.根据权利要求3所述的草本植物蒸腾速率测定仪，其特征在于，所述断电模块一端与电源连接，另一端与整个仪器的电源端连接。5.根据权利要求4所述的草本植物蒸腾速率测定仪，其特征在于，所述加热探针的加热时间由加热控制器和数据处理中心联合控制。6.根据权利要求5所述的草本植物蒸腾速率测定仪，其特征在于，所述数据处理中心采用Flash型16位RISC指令集单片机MSP430F169，数据处理中心还包括时钟芯片、温度传感模块和串口数据发送模块。
【文档编号】G01N33/00GK205562511SQ201620291971
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月9日
【发明人】康端刚, 马孝义, 赵龙, 张盼
【申请人】西北农林科技大学