[實用新型]一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監測系統

無效

• 申請號: 200920246110.0
• 申請日: 2009-10-10
• 公開（公告）號: CN201503407U
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 張晗;陳健軍
• 申請（專利權）人: 張晗
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本實用新型屬于測量技術領域，特別是一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監測系統。

【背景技術】

通常植物吸水和失水的過程涉及土壤、氣候、植物三方面。第一類是傳統上以土壤的含水程度為對象研究，第二類以環境為對象，通過環境條件的變化估計植物需水量；這兩類研究可間接反映植物生長環境指標，其不足是反映比較遲鈍、滯后。第三類研究直接以植物為對象，研究植物含水狀況，其指標可直接反映植物饑渴狀態。

目前國內對植物缺水的診斷主要是根據土壤水分，其他的還有葉溫、頁面蒸騰速度、土水勢、莖稈(或者果實)微收縮等，但這些方法普遍存在分辨率不高，易受外界干擾等缺陷。用土壤含水率診斷旱情，準確易行，但由于焙土試驗方法繁瑣，時間長，診斷一般不及時。

植物發生水脅迫時，對應的電學阻抗值也會發生變化，因此采用電阻抗的測量方法監測植物莖部的電阻抗，可獲得植物本身的含水狀況信息；另外，由于電學測量設備比較簡單，便于實現與攜帶，可以很方便地進行數據存儲與處理，因而植物的特征電阻抗有望成為水脅迫、或干旱脅迫和植物減產的早期標志，作為一個特殊的植物響應來用于自動灌溉系統的研發。通常植物含水率的電阻測量采用插入式的電極，容易對植物體造成破壞。

【發明內容】

本實用新型的目的是提供一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監測系統；避免了對植物組織器官的破壞，可對植物莖進行非侵入式掃頻阻抗測量，便于與PC機連接，用于長時間數據的顯示與存儲，為植物的健康狀況監測提供參考。

為達到上述目的，本實用新型提供的一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監測系統，采用以下技術方案：

所述系統由電極112和113、測量引線121和122、阻抗測量單元131、USB通訊與控制單元14及PC機15組成。電極112和113采用金屬片；將電極對置于植物葉莖111周邊，通過測量引線121和122連接至阻抗測量單元131；阻抗測量單元由USB通訊與控制單元14的USB數據線供電。USB通訊與控制單元14實現阻抗測量單元131與PC機15的通訊，將阻抗測量單元131測得的數據傳至PC機15的界面程序進行處理、存儲與顯示。

其中，所述電極可以是方形、圓形或者橢圓形；測量時將兩個金屬電極112和113置于植物葉莖111周邊，通過測量引線與阻抗測量單元連接。

其中，所述測量引線121和122為帶屏蔽層的單芯同軸線或者普通的導線。

其中，所述的阻抗測量單元采用阻抗測量芯片AD5933，測量的頻段為1kHz至100kHz，可設置頻率間隔進行掃頻測量。阻抗測量芯片131的測量VIN端口132和VOUT端口133與電極112和113分別通過測量引線121和122連接。阻抗測量單元131通過USB通訊與控制單元14與PC機15連接。

其中，所述的USB通訊與控制單元14與PC機15連接后給阻抗測量單元131供電，并將阻抗測量單元131測得的數據傳至PC機15進行存儲與顯示。

其中，所述的PC機15的界面程序，可設定測量頻率、測量時間；獲得阻抗測量單元131經USB通訊與控制單元14上傳至PC機15的阻抗測量數據，進行處理、存儲與顯示。根據預先測得的植物缺水狀況與阻抗值的關系，判斷植物的缺水程度，并實時顯示植物所處的缺水狀況。

本實用新型提供的一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監測系統的優點是：

1.采用阻抗測量方式，含水率的測量范圍寬(0到100％的含水率)；

2.采用非侵入式的電極測量方式，對植物體無損傷，尤其適用于一些稀有植物的缺水狀況監測；

3.結構簡單、體積小、便于攜帶，使用方便；

4.通過計算機USB接口供電，可進行長時間的連續監測及數據的存儲、顯示與處理，

【說明書附圖】

圖1是一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監測系統測量示意圖。

【具體實施方式】

具體實施過程如下：

參照附圖1，將阻抗測量單元131通過USB通訊與控制單元14的USB轉接線連接至PC機15；在PC機上設定測量頻率及測量時間，經過USB通訊與控制單元14將設定的參數發送到將阻抗測量單元131的芯片AD5933。阻抗測量單元131中芯片AD5933的測量VIN端口132和VOUT端口133與電極112和113分別通過測量引線121和122進行連接。將電極112和113放置于植物莖111的周邊，通過阻抗測量單元131測得植物莖對應的阻抗的幅值和相角，并經過USB通訊與控制單元14上傳至PC機15的界面程序進行處理、顯示和存儲。根據預先測得的植物缺水狀況與阻抗值的關系，判斷植物的缺水程度，并實時顯示植物所處的缺水狀況。