[發(fā)明專利]一種植物葉片含水率測量裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810022375.6
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108375606B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 孫俊;莫云南;田燕;武小紅;陳勇;戴春霞
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種植物葉片含水率檢測裝置和方法。該裝置主要由葉片放置平臺、葉片厚度測量模塊、介電參數測量模塊、控制模塊和上位機模塊組成。在葉片厚度測量模塊包括測量桿和安裝在其底端差動式電感傳感器，當探頭下降接觸到葉片表面時，傳感器的形變信號經A/D轉換后傳給單片機，單片機控制步進電機停止工作，計算出探頭下降的位移，由初始探頭位置與下降的位移即可計算出葉片厚度d。然后介電參數測量模塊開始工作，測得葉片介電參數ε′，單片機結合測得的葉片厚度d和葉片的介電參數ε′，利用算法對植物葉片含水率進行預測并可將結果傳給上位機，由上位機顯示、存儲、分析及擴展應用。本發(fā)明適合于植物葉片含水率的快速、無損、準確檢測。

技術領域

本發(fā)明涉及一種植物葉片含水率測量方法與裝置，屬于無損檢測領域。

背景技術

植物在生長過程中往往會遇到一些自然因素(地域因素造成的干旱、洪澇)或人為因素(灌溉不合理等)，歸結到底都是外界水分對植物生長環(huán)境的影響，造成植物生長過程中的虧缺。因此，合理的水分環(huán)境對其生長尤為重要。另一方面，我國水資源緊張，國家提倡節(jié)約用水和精良灌溉，大力發(fā)展“精細農業(yè)”，但這一舉措的前提就是對作物的含水率進行準確檢測。傳統(tǒng)的葉片含水率檢測方法主要是干燥減重法，該方法費時費力，是有損檢測方法。其他的一些利用電特性方法檢測含水率的效果不太準確，是由于在植物葉片厚度測量方面存在不足：夾持力過小，導致極板間混入空氣，且葉片會滑出；夾持力過大，會損壞葉片；以及不同葉片大小不一，夾具不太匹配。針對以上問題，本發(fā)明設計了一種新的方法與裝置來檢測植物葉片含水率。本發(fā)明適合各種植物葉片，不論是糧食作物還是樹木花卉，都可以測量。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出了一種能夠快速、無損、準確地檢測植物葉片含水率的方法，并設計了相對應的裝置。本發(fā)明采用以下技術方案：

一種植物葉片含水率測量裝置，包括：葉片放置平臺、葉片厚度測量模塊、介電參數測量模塊、控制模塊以及上位機模塊；

所述葉片厚度測量模塊包括步進電機和測量桿；所述步進電機的輸出轉軸與所述測量桿的一端相嚙合，所述步進電機的轉動能夠帶動所述測量桿垂直運動；所述測量桿的另一端設有傳感器，所述傳感器受力擠壓時其輸出數值發(fā)生變化，所述傳感器的數值送給所述控制裝置；所述步進電機通過步進電機驅動模塊接受所述控制裝置的控制指令；

所述介電參數測量模塊包括LCR測量儀、第一導線和第二導線；所述第一導線的一端連接所述LCR測量儀的一個輸入端，所述第一導線的另一端連接所述葉片放置平臺的上表面；所述第二導線的一端連接所述LCR測量儀的另一個輸入端，所述第二導線的另一端連接所述測量桿的最底端；所述LCR測量儀受所述控制裝置的指令實現工作；

所述葉片放置平臺用于放置待測葉片；

所述控制裝置一方面控制步進電機工作、控制介電參數測量裝置工作，另一方面根據測量數據計算出葉片含水率；

所述上位機部分與所述控制裝置進行通信，所述控制裝置將測量數據和計算結果上傳給所述上位機，由上位機存儲數據和進行數據分析以及數據應用。

進一步，所述測量桿的一端設有齒條，所述齒條與所述步進電機輸出軸的齒輪相嚙合。

進一步，所述測量桿靠近底端的位置還設有墊片，所述墊片在測量桿向上移動時能夠阻止步進電機撞壞所述傳感器。

進一步，所述傳感器采用差動式電感傳感器。

進一步，所述控制裝置采用單片機，所述上位機采用PC機。

進一步，所述葉片放置平臺上設有滑槽和壓針，所述壓針能夠在所述滑槽內來回滑動，所述壓針用于壓制葉片使得葉片平整。