[發明專利]一種植物生物電和水分傳輸參數的數據采集裝置

在審

• 申請號: 202010146285.5
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111174833A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 郝志斌
• 申請（專利權）人: 天津農學院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N5/02;G01N5/04;G05B19/042
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王雨晴

本發明涉及一種植物生物電和水分傳輸參數的數據采集裝置，其技術特點在于：包括控制單元、數據感知單元、數據傳輸單元、授時單元、功能配置單元、系統狀態輸出單元、擴展單元和電源單元。本發明能夠設置數據采樣觸發模式及采樣周期，提高數據準確性和實時性；能夠自動調整供電模式，降低系統功耗；能夠自動跟蹤、輸出系統狀態，便于系統維護；且功能集成度高，操作便捷，為植物電生理研究提供工具。

技術領域

本發明屬數據采集技術領域，涉及生物電和水分傳輸參數的數據采集裝置，尤其是一種植物生物電和水分傳輸參數的數據采集裝置。

背景技術

植物莖干與生長土壤(或植物莖干縱向不同位置)之間存在持續變化的電勢差，這種電勢差變化可能與植物水分利用、傳輸有關，但具體關系尚不明確。為探明電勢差變化與水分傳輸參數(蒸騰速率、莖流速率、根系吸水量)之間的關系、揭示電勢差變化機理，需要獲取長期、連續、同步的電勢差、水分傳輸參數及環境參數，現有研究通常利用伏特計、植物水分傳輸測定裝置(蒸騰測量儀、莖流計、吸水量測定裝置)和氣象參數測定儀器對相關數據進行測量、記錄，各參數分立測算。

在植物水分傳輸參數的實時測定方面，通常采用莖流測定法和稱量測定法。莖流測定法(莖流計)需在植物莖干中布設電極，生物電信號的測量同樣需要在植物莖干中布設電極，二者之間存在潛在影響。因此，稱量測定法(如盆栽稱量法、連通器法)更適合該領域的實驗研究。稱量測定法是指，將植物置于培養容器內，通過測量容器重量來測算植物水分傳輸參數。植物水分利用速度隨植物種類及生長階段不同而變化，單位時間內水分吸收、傳輸、散失的量級差異顯著，其測量結果的準確性對采樣時間間隔敏感。

典型的稱量測定法包括如圖3所示的盆栽稱量法和如圖4所示的連通器法：

【盆栽稱量法】

①將植物置于植物培養容器內，將植物培養容器置于壓力傳感器上；

②將植物培養容器上端密封，防止水分蒸發，水分只能通過蒸騰作用經植物體散失；

③讀取壓力傳感器測定值，計算單位時間內測定值的變化量ΔW，近似等于植物單位時間內的蒸騰量；

④計算ΔW與植物邊材面積的比值，即為莖流速率。

【連通器法】

①植物培養容器1和植物培養容器2連通，將植物置于植物培養容器2內，將植物培養容器1和植物培養容器2分別置于壓力傳感器1和壓力傳感器2上；

②將植物培養容器1和植物培養容器2上端密封，防止水分蒸發，水分只能通過蒸騰作用經植物體散失；

③讀取壓力傳感器1和壓力傳感器2測定值，計算單位時間內測定值的變化量ΔW₁和ΔW₂，植物單位時間內的蒸騰量為E_r＝ΔW₁+ΔW₂；

④計算E_r與植物邊材面積的比值，即為莖流速率；

⑤計算植物單位時間內的吸水量

其中A₁和A₂分別為植物培養容器1和植物培養容器2的水面面積。

但現有的針對上述兩種稱量測定法的數據采集裝置采樣周期固定，不能保證數據的準確性；且存在操作便捷性不高和系統功耗大的缺陷。而且，在利用上述裝置對植物生物電和水分傳輸參數等多種數據采集時，由于所采集的多種數據不能嚴格同步、數據采集功能集成度不高，因此會對實驗結果的準確性造成一定影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種設計合理、同步采集數據、且采集的數據準確性高的植物生物電和水分傳輸參數的數據采集裝置。