[发明专利]基于阻抗频谱的豆类种子发芽力测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种基于阻抗频谱的豆类种子发芽力测量装置。

背景技术

种子发芽力是指种子在适宜条件下(实验室可控制的条件下)发芽并长成正常植株的能力，通常用发芽势和发芽率表示。发芽势是指发芽试验初期(规定日期内)正常发芽的种子数占供试种子数的百分率；种子发芽率是指发芽试验终期(规定日期内)全部正常发芽种子数占供试种子数的百分率。种子发芽势高，表示种子活力强，发芽整齐，田间出苗一致；种子发芽率高，表示有活力的种子多，播种后出苗率可能高。现有的种子发芽力快速测量方法包括四唑法(TTC法)和电导率法(参见非专利文献：种子发芽率快速测定方法的研究进展，中国种业，2008年，第2期)。

TTC法测定依据为：凡有生命力的种子胚部在呼吸作用过程中都有氧化还原反应，而没有生命活力的胚则无反应；当TTC渗入种子胚的活细胞内，并作为氢受体被脱氢辅酶(NADH2或NADPH2)上的氢还原时，便由无色的TTC变为红色的三苯基甲脂(TTF)。根据该测定依据，将胚被染为红色的种子判断为有发芽能力的活种子，而将胚未被染色的种子判断为不具有发芽能力死种子。TTC染色反应是生物体内的酶促反应，受多种因素的影响，，反应速度较快且结果明显。

电导率法是根据细胞膜的完整性判断发芽能力大小：电导率高的种子发芽率低，电导率低的种子发芽率高。这是因为通常情况下活性高的种子浸水后，一些内含物质通过交换进入水中，使电导率有所提高；但由于各种膜具有选择透性，不允许电解质任意外渗，故随后电导率会达到平衡。当种子衰老后细胞膜的完整性降低，进入水中的化合物也多(包括氨基酸、有机酸、糖及其他离子等)，由于各种质膜均已丧失控制能力，基本破裂，故内含电解质可以源源不断进入水中，使电导率陆续不断上升。

现有的TTC法和电导率法均具有如下缺陷：测量时间较长；测量过程具有不可恢复的破坏性；种子的初始状态以及温度、湿度等一些客观因素会影响实验结果的重复性；容易受操作人员的主观因素影响，误差较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何克服现有的豆类种子发芽力测量技术中存在的测量不精确、对种子存在破坏性等缺陷。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种基于阻抗频谱的豆类种子发芽力测量装置，包括：

信号发生单元，扫频输出具有相同频率、幅值和相位的激励信号和参考信号；其中，所述激励信号输出给夹持单元，所述参考信号输出给阻抗频谱检测单元；

夹持单元，包括用于固定待测种子的固定件和设置在待测种子两侧的电极，输出表征待测种子在所述激励信号下的阻抗特性的阻抗检测信号给阻抗频谱检测单元；

阻抗频谱检测单元，检测扫频范围内不同频率的参考信号和相对应的阻抗检测信号之间的幅值比和相位差，由其计算得到所述阻抗检测信号的幅值和相位，由此生成扫频范围内待测种子的特征阻抗分布曲线，提取所述特征阻抗的特征参数后获得待测种子的发芽力。

其中，所述特征参数为所述特征阻抗的等效电路中的元件参数。

其中，所述阻抗频谱检测单元进一步包括：

信号检测模块，检测所述参考信号与所述阻抗检测信号的幅值比及相位差，并以电压形式输出给A/D转换模块；

A/D转换模块，采集所述电压形式的幅值比和相位差，并将其转化为数字信号输出给运算模块；

运算模块，对所述数字信号进行处理，计算得到不同频率的激励信号下的阻抗检测信号的幅值和相位，生成扫频范围内的阻抗分布曲线，提取特征参数，获得待测种子的发芽力；

控制模块，对所述信号发生单元和A/D转换模块进行采样控制。

进一步地，所述阻抗频谱检测单元还包括：

FIFO存储模块，用于暂存A/D转换模块输出的数字信号，以在所述控制模块的控制下，在所述运算模块空闲时将所述数字信号输出给所述运算模块。

其中，所述信号检测模块包括对数检波器和相位检波器。

进一步地，所述装置还包括：

信号调理模块，对所述信号发生单元输出的所述激励信号和参考信号进行去杂散、放大处理。

其中，所述信号调理模块通过延时叠加法和相位扰动法实现所述去杂散处理。

其中，所述信号发生单元应使所述扫频范围内的频率转换时间小于2ns。

其中，所述信号发生单元输出的激励信号和参考信号为10KHz～2MHz的频率范围内的正弦波信号。