[發明專利]作物水分狀況莖變差監測變送器

有效

• 申請號: 201310412722.3
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103439187A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 高勝國;黃修橋;尚三林;賈艷輝;韓啟彪;孫浩;李輝;尚德功
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農田灌溉研究所
• 主分類號: G01N3/06
• 分類號: G01N3/06;G01B7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于農業節水灌溉技術領域，尤其涉及一種作物水分狀況莖變差監測變送器。

背景技術：

莖變差監測變送器用于監測作物莖稈直徑的微變化，作物莖稈直徑的微變化是指作物莖稈白天蒸騰失水收縮，夜晚根系吸水膨脹，由此導致的植株莖稈直徑上的微小變化。作物莖直徑微變化與作物體內的水分變化密切相關，同時它還能反應出外界蒸騰條件及土壤供水能力的變化。國外利用植株莖直徑微變化監測作物水分狀況的相關試驗研究從20世紀50年代末就已經開始，20世紀80年代在繼續深化機理研究的同時，開始注重于應用技術的探索。1984年，McBurney等針對已有方法的不確定性和植物生長對測定結果的影響等問題，對莖直徑變化和莖水勢之間的關系及測定方法做了進一步研究。20世紀90年代，莖直徑變化監測作物水分方法在自動控制灌溉系統中已有所運用。1995年，Sato等在溫室條件下進行了盆栽試驗。他們設計安裝了一個自動控制供水系統，包括一臺PC、I／O界面、噴灌設備、光合光子通量密度(PPFD)傳感器和激光莖直徑傳感器。與其它研究不同，Sato等用莖直徑變化監測作物水分狀況的手段是激光直徑傳感器，因為激光莖直徑傳感器沒有其它研究中用帶彈簧的位移傳感器受植物莖生長影響的問題。位移傳感器是通過彈簧夾持在植物莖稈上的，彈簧作用于植物莖稈上的壓力與彈簧的位移成正比，伴隨植物莖稈的生長使彈簧的位移加大，從而作用于植物莖稈上的壓力逐漸增強，導致植株莖稈直徑的微小變化(膨脹和收縮)也逐步減少而嚴重影響莖變差的監測結果。例如：中國農業科學院農田灌溉研究所在采用德國產DD型莖直徑變化傳感器測定番茄植株莖直徑微變化時，探頭安裝松緊的初始值控制在1000Ω(相當于彈簧壓縮1000μm)，由于番茄莖直徑的自然生長作用其值會增加，當所測探頭電阻超過1500Ω(相當于彈簧壓縮1500μm)時，將探頭調松至1000Ω(相當于彈簧壓縮1000μm)，以減少番茄莖稈自然生長的影響。進行如此頻繁的調校，在自動控制灌溉系統中是絕對不能接受的，因此，莖生長嚴重影響莖變差的監測結果的問題，是采用莖變差方法診斷作物缺水程度，實現灌溉自動控制實際運用的一個必須逾越的障礙和必須解決的一個前提。本發明人的試驗也證實，彈簧對莖稈施加力的大小，是，是否能測到莖直徑的日變化和測量靈敏度高低的決定因素，經試驗，對番茄莖稈施加力的最佳大小是9.6N。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種能消除作物莖生長影響且穩定性好的作物水分狀況莖變差監測變送器。

本發明的目的是這樣實現的：

一種作物水分狀況莖變差監測變送器，包括：探頭和處理電路兩部分，探頭部分包括：位移傳感器、探頭支架、恒力彈簧支架和被測植株莖稈，位移傳感器為電位器式位移傳感器，位移傳感器的測量推拉桿上遠離位移傳感器的最外端固定有莖稈活動頂托，測量推拉桿上靠近位移傳感器的一端，并且隨著測量推拉桿的移動不被碰撞的位置固定有用來固定上卷制恒力彈簧和下卷制恒力彈簧的拉伸端的拉伸移動托架，拉伸移動托架為凹形，探頭支架由左側L型架、右側L型架、上絲桿、下絲桿和絲桿固定螺絲以及固定在右側L型架上的莖稈固定頂托組成，位移傳感器固定在左側L型架上，恒力彈簧支架的左側固定在左側L型架上，在恒力彈簧支架的右上部通過滾輪1和滾輪固定軸1安裝有上卷制恒力彈簧，與之對稱，在恒力彈簧支架的右下部通過滾輪2和滾輪固定軸2安裝有下卷制恒力彈簧，上卷制恒力彈簧和下卷制恒力彈簧的拉伸端分別對稱地固定于拉伸移動托架的上、下兩側，被測植株莖稈被夾在莖稈活動頂托和莖稈固定頂托之間，處理電路部分包括：由電壓基準集成電路和濾波電容1、濾波電容2構成的向位移傳感器進行精準供電的電路，由電壓電流轉換集成電路、濾波電容3、濾波電容4、失調調整電位器、量程調整電位器、電阻1、電阻2和場效應管構成的輸入電壓轉化為4～20mA的電流輸出的電路，向位移傳感器進行精準供電的電路的輸出端即電壓基準集成電路的第6腳與位移傳感器的供電端連接，位移傳感器的電壓輸出端與輸入電壓轉化為4～20mA的電流輸出的電路的輸入端即電壓電流轉換集成電路的第5腳連接，位移傳感器的接地端分別與向位移傳感器進行精準供電的電路和輸入電壓轉化為4～20mA的電流輸出的電路的接地端相連即位移傳感器的接地端分別與電壓基準集成電路的第4腳和電壓電流轉換集成電路的第2腳連接。