一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統技術方案

本實用新型專利技術提供了一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統，利用植物莖流所產生的粒子流在磁場切割磁感線產生感應電動勢，通過測定感應電動勢的大小，再轉化為莖流的大小，從而實現對莖流的測量。本實用新型專利技術結構簡單、不破壞植物組織，一次安裝后可在較長時間段進行連續監測；并能夠重復測量，結果準確。

An electromagnetic sensing system for measuring potato stem flow

The utility model provides a potato electromagnetic flow sensor measurement system, the use of plant stem flow generated by cutting magnetic particle flow in a magnetic field line induced electromotive force, by measuring the induction electromotive force, and then transformed into stem flow size, so as to realize the measurement of SAP flow. The utility model has the advantages of simple structure, no damage to the plant tissue, continuous monitoring in a long time after installation and repeated measurement, and the result is accurate.

【技術實現步驟摘要】
一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統
本技術涉及一種植物生理學實驗裝置，具體地說是一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量裝置。
技術介紹
莖流是指植物在蒸騰作用下體內產生的上升液流，它可以反映植物的生理狀態。陸生植物分成兩個部分：根和冠，根位于地下，冠位于地上。土壤中的液態水進入植物的根系后，通過莖的輸導向上運送到達冠層，再由氣孔蒸騰轉化為氣態水擴散到大氣中去，在這一過程中，莖中的液體一直處于流動狀態。水分從根部到大氣的這個連接過程就是植物的莖流。莖流作為一種水分生理指標，與土壤水分相比，莖流更能精確監測植物體內水分狀況，確定單株植株蒸騰耗水量。因此，植物莖流是最重要植物生理指標之一，它是研究植物抗旱性、節水灌溉、植物蒸騰等必不可少的指標之一。植物莖流的檢測方法經過了將近百年的研究與發展，形成了很多體系，例如稱重法和熱量法。在這之中熱技術是最為廣泛的，使用熱技術作為基流測量的理論基礎的測量方法，它的主要特點是電加熱元件發出瞬間的熱脈沖，當莖稈內液流在一點被加熱，則液流攜帶一部分的熱量向上傳輸，一部分與水體發生熱交換，還有一部分則以輻射的形式向周圍發散，根據熱傳輸與熱平衡理論通過一定的數學計算即可求得莖稈的水流通量，即植物的莖流。傳感器是指能感受規定的被測量，并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，其原理是利用物理、化學及生物效應，將被測的物理量、化學量、生物量等非電量信號轉換成便于檢測電信號。在現代農業生產中，需要采用大量的傳感器進行作物生長環境的檢測和調控，近年來微電子技術的發展，傳感器的尺寸越來越小，功能越來越全面，傳感器除了具有感知功能外，還具有網絡通信功能，發展形成了無線傳感器網絡。無線傳感器網絡的出現，極大地降低了傳感器在農業中的應用成本，推動了傳感器在農業中的應用，由于此類傳感器具有大規模、無人值守、無中心和自組織性等特點，目前農業中越來越多地采用各種功能的傳感器。植物在運輸水分的同時也在吸收土壤中的無機離子，這樣莖流其實是含有電解質離子的導體，若在植物莖中加一磁場，則電解質離子在莖中流動相當于切割磁感線，離子流切割磁感線的速率即代表莖流快慢?；谶@一原理，測定感應電動勢，即能轉化為莖流大小?，F有技術存在的問題：熱技術法測量莖流雖然擁有諸多優點，但仍然存在儀器設備昂貴，不適廣泛使用與推廣。
技術實現思路
鑒于現有技術的不足，本技術提供了一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統，利用植物莖流所產生的粒子流在磁場切割磁感線產生感應電動勢，通過測定電動勢的大小轉化為莖流的大小，從而實現對莖流的測量。為了達到上述目的，本技術采用了如下的技術方案：一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統，其包括：固定機構和測量系統；所述固定機構包括：固定桿、螺栓和固定片；所述測量系統包括：電極、導線、電源、靈敏電壓表和電磁鐵。固定桿和固定片形成一個矩形，并通過螺栓固定。電源通過導線連接電磁鐵；電極通過導線連接靈敏電壓表。優選地，所述固定片通過活動鉸接與固定桿連接，以適應不同莖粗。優選地，所述固定桿上有長度刻度，能直接讀出兩電磁鐵之間的距離。優選地，所述電磁鐵包括鐵芯和線圈，鐵芯采用硅鋼或者鐵鎳合金制成。優選地，所述線圈的匝數已知，鐵芯截面積已知，能夠通過電流大小、電磁鐵之間的距離計算出兩電磁鐵之間的磁感應強度。優選地，所述電極為針插式電極，長度為0.5-10cm。一種馬鈴薯莖流測定方法，包括以下操作步驟：（1）固定電磁鐵：將固定桿套在植物莖上，根據植物莖粗調節固定片距離，并記錄兩電磁鐵之間的距離，連接電源。（2）安裝電極：根據左手定則（安培定則）四指方向指向莖流方向（向上），讓磁感線穿過手心，大拇指方向為感應電流方向，在大拇指方向的直線上，莖對立的兩側插入兩個電極，并連接靈敏電壓表。（3）測定電動勢：接通電磁鐵電源，記錄靈敏電壓表讀數。（4）繪制標準曲線：準確稱取6盆馬鈴薯生長期苗和盆的總重量。置于6個不同溫度條件下，安裝上述馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統測定感應電動勢，一定時間后測定植株和盆總重，利用質量減少量（水分蒸騰量）和感應電動勢大小繪制標準曲線。（5）測量和計算：將上述馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統安裝在待測植株上，測定感應電動勢大小，利用標準曲線換算成莖流大?。ㄓ谜趄v量表示的莖流）。此外，還可以利用法拉第電磁感應原理，推得流體體積公式如下：式中：Ue為感應電動勢（感應電壓），單位為V；B為磁感應強度，單位為T；D為植物莖直徑即測量電極或電磁鐵之間的距離，單位為m；Q為莖流體積流量，單位為m3/S。該莖流測定儀及測定方法能夠測定包括馬鈴薯在內的一切有莖陸生植物的莖流大小。有益效果：本技術以莖流中的離子切割磁感線產生感應電動勢為原理，通過測定感應電動勢大小間接測定莖流大小，本技術結構簡單、不破壞植物組織，一次安裝后可在較長時間段進行連續監測；并能夠重復測量，結果準確。附圖說明圖1是本技術一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統的結構示意圖；圖2是本技術一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統固定機構示意圖；圖3是本技術一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統電磁鐵示意圖；圖4是本技術一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統工作原理示意圖。具體實施方式為使技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本技術的具體實施方式進行詳細說明。這些優選實施方式的示例在附圖中進行了例示。附圖中所示和根據附圖描述的本技術的實施方式僅僅是示例性的，并且本技術并不限于這些實施方式。在此，還需要說明的是，為了避免因不必要的細節而模糊了本技術，在附圖中僅僅示出了與根據本技術的方案密切相關的結構和/或處理步驟，而省略了關系不大的其他細節。實施例1本實施例提供了一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統，如圖1-3所示，其包括：固定機構和測量系統；所述固定機構包括：固定桿1、螺栓2和固定片3；所述測量系統包括：電極4、電源5、靈敏電壓表6和電磁鐵8。固定桿1和固定片3形成一個矩形，并通過螺栓2固定。電源5通過導線連接電磁鐵8；電極4通過導線連接靈敏電壓表6。其中，所述固定片3通過活動鉸接與固定桿1連接，以適應不同莖粗。其中，所述固定桿1上有長度刻度，能直接讀出兩電磁鐵之間的距離。其中，所述電磁鐵8包括鐵芯12和線圈9，鐵芯12采用硅鋼或者鐵鎳合金制成。其中，所述線圈9的匝數已知，鐵芯12截面積已知，能夠通過電流大小、電磁鐵8之間的距離計算出兩電磁鐵8之間的磁感應強度。其中，所述電極4為針插式電極，長度為1cm。實施例2本實施例提供了一種馬鈴薯莖流測定方法，如圖1-4所示，該測定方法包括以下操作步驟：（1）固定電磁鐵8：將固定桿1套在植物莖7上，根據植物莖7粗調節固定片3距離，并記錄兩電磁鐵8之間的距離，連接電源5。（2）安裝電極4：根據左手定則（安培定則）四指方向指向莖流方向10（向上），讓磁感線11穿過手心，大拇指方向為感應電流方向，在大拇指方向的直線上，莖7對立的兩側插入兩個電極4，并連接靈敏電壓表6。（3）測定電動勢：接通電磁鐵8的電源5，記錄靈敏電壓表6讀數。（4）繪制標準曲線：準確稱取6盆馬鈴薯生長期苗和盆的總重量。置于6個15、20、25、30、35、40℃溫度條件下，安裝上述馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統測定感應電動勢，一定時間后測定植株和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統，其特征在于，其結構包括：固定機構和測量系統；所述固定機構包括：固定桿、螺栓和固定片；所述測量系統包括：電極、導線、電源、靈敏電壓表和電磁鐵；固定桿和固定片形成一個矩形，并通過螺栓固定；電源通過導線連接電磁鐵；電極通過導線連接靈敏電壓表。

【技術特征摘要】
1.一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統，其特征在于，其結構包括：固定機構和測量系統；所述固定機構包括：固定桿、螺栓和固定片；所述測量系統包括：電極、導線、電源、靈敏電壓表和電磁鐵；固定桿和固定片形成一個矩形，并通過螺栓固定；電源通過導線連接電磁鐵；電極通過導線連接靈敏電壓表。2.根據權利要求1所述的一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統，其特征在于，所述固定桿上有設有刻度，能直接讀出兩電磁鐵之間的距離。3.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張寧，司懷軍，劉維剛，唐勛，
申請(專利權)人：甘肅農業大學，
類型：新型
國別省市：甘肅,62