[實(shí)用新型]一種活體葉面積測(cè)試儀

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920244626.1
• 申請(qǐng)日: 2009-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN201555570U
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓麗輝;劉克義;齊續(xù)棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱市光學(xué)儀器廠
• 主分類號(hào): G01B11/28
• 分類號(hào): G01B11/28
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及測(cè)試儀，具體涉及一種活體葉面積測(cè)試儀。

背景技術(shù)

80年代中后期，哈爾濱市光學(xué)儀器廠根據(jù)投射原理，生產(chǎn)了GCY-200型光電葉面積儀，測(cè)量范圍為2～200cm²，最小分辨率為1.5cm²，是國(guó)內(nèi)最早的葉面積測(cè)量?jī)x器。近年來(lái)生產(chǎn)的WDA-500A型、WDA-300A型微電子面積測(cè)量?jī)x，最小分辨率為1cm²，最大存貯面積值為65535cm²時(shí)，誤差為±3％；SHY-150型掃描式活體面積測(cè)量?jī)x，最小分辨率為1mm²，誤差為±2％^[1]。

1994年，受國(guó)家氣象局委托，荊州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站進(jìn)行了SHY-150型面積儀的試用，試用結(jié)果表明儀器誤差大，重復(fù)性差，因此未得到推廣。

90年代初，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)的李崇慈、梅建德等申請(qǐng)研制農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集裝置，其中提出了葉面積儀的研究方案，擬采用單線發(fā)光二極管和光敏三極管為測(cè)量元件，通過(guò)單片機(jī)輔以人工控制速度來(lái)測(cè)量葉面積，但是此方案僅有理論上的討論，未有成品研制出來(lái)。

盡管上述葉面積儀在理論上精度很高、誤差很小，但是在國(guó)內(nèi)的實(shí)際使用中還有一些重大問(wèn)題：

(1)移動(dòng)部件盡管測(cè)量長(zhǎng)度大，但是通常都會(huì)產(chǎn)生誤差，而且易損壞，難維修。設(shè)計(jì)理論上認(rèn)為移動(dòng)步長(zhǎng)是固定的，但不管是機(jī)械的還是手動(dòng)的，移動(dòng)步長(zhǎng)都不可能恒定不變，由此引起的誤差是移動(dòng)部件不可避免的。

(2)葉片的顏色、邊緣等都影響測(cè)量結(jié)果的精度。鋸齒形等不規(guī)則形狀的葉片測(cè)量時(shí)誤差更大。

(3)進(jìn)口葉面積儀價(jià)格昂貴，難于維修；國(guó)內(nèi)葉面積儀研制很少，精度和重復(fù)性等均不能滿足要求。

(4)受數(shù)據(jù)處理速度影響，測(cè)試較慢。

(5)不能與計(jì)算機(jī)通訊，處理、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不便。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種活體葉面積測(cè)試儀，能夠采用縱向脈沖發(fā)生器和光電傳感器對(duì)植物葉面積進(jìn)行縱向和橫向量化，經(jīng)單片機(jī)和FPGA模塊積分等數(shù)據(jù)處理后，結(jié)果送入LCD顯示，同時(shí)儀器還可以測(cè)量葉片的長(zhǎng)寬比、最大寬度、總長(zhǎng)度、以及蟲孔面積等參量都可以通過(guò)按鍵選擇以數(shù)字形式顯示出來(lái)，并且可以通過(guò)串口或者USB接口將數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)，操作清晰、方便。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種活體葉面積測(cè)試儀，主要包括上、下墊板、上、下蓋板、殼體、縱向脈沖發(fā)生器、光電傳感器、薄膜按鍵、面板和測(cè)繩，蓋板安裝在殼體上，上、下墊板分別固定在上蓋板和下蓋板的頭部，上蓋板通過(guò)合葉和軸釘安裝在下蓋板上，薄膜按鍵設(shè)置在上蓋板上，上、下蓋板之間還設(shè)有彈簧，其特征在于殼體內(nèi)設(shè)置安裝有微處理器模塊、高速數(shù)據(jù)采集模塊和光電傳感器，上蓋板設(shè)有人機(jī)接口模塊，葉面積測(cè)試儀尾部設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸模塊，每個(gè)模塊之間采有電信號(hào)連接；光電二極管、光電碼盤和測(cè)繩被設(shè)置在下殼體中，測(cè)繩和植物的葉子同步拉出，帶動(dòng)光電碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)光電二極管轉(zhuǎn)換為縱向脈沖信號(hào)。

所述的光電碼盤屬反射式結(jié)構(gòu)，其紅外發(fā)光接收對(duì)管安放于碼盤同一側(cè)，碼盤是在圓盤上刻有明暗相間的柵線，四十五條柵線均勻分布于整個(gè)圓周上，相鄰兩條柵線之間角度是8°，測(cè)繩每拉出0.67mm，碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)8°，紅外接收光電管輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，此脈沖就是步進(jìn)控制脈沖，測(cè)繩拉出后，在線輪組中的彈簧作用下自動(dòng)收回。

所述微處理器模塊包括單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和擴(kuò)展存儲(chǔ)器，主要用于控制外圍元件的操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、顯示和傳輸功能，是系統(tǒng)的核心部分。

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括信號(hào)源、傳感器、信號(hào)調(diào)理電路及FPGA模塊，主要完成葉面積的測(cè)量和數(shù)據(jù)采集。

所述人機(jī)接口模塊包括液晶顯示模塊和按鍵電路，用于人機(jī)交換信息。

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊通過(guò)串口轉(zhuǎn)USB電路，通過(guò)USB接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從單片機(jī)到計(jì)算機(jī)的傳輸。

根據(jù)葉面積測(cè)試儀測(cè)試活體葉面積的方法，將整個(gè)葉片表面分為N個(gè)微小的長(zhǎng)方形來(lái)近似，通過(guò)計(jì)算每個(gè)長(zhǎng)方形的面積，得出的面積再進(jìn)行累加就近似得到了整個(gè)葉片的面積，每個(gè)長(zhǎng)方形的計(jì)算是通過(guò)光電掃描完成的。

所述光電系統(tǒng)測(cè)量采用縱向脈沖發(fā)生器和光電傳感器對(duì)植物葉面積進(jìn)行縱向和橫向量化，經(jīng)單片機(jī)和FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件)模塊積分等數(shù)據(jù)處理后，結(jié)果送入LCD(液晶顯示器)顯示，同時(shí)儀器還可以測(cè)量葉片的長(zhǎng)寬比、最大寬度、總長(zhǎng)度、以及蟲孔面積等參量都可以通過(guò)按鍵選擇以數(shù)字形式顯示出來(lái)，并且可以通過(guò)串口或者USB接口將數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī)。