[实用新型]一种微机控制的沉水植物材料力学自动测定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及沉水植物机械性能监测技术，尤其涉及一种微机控制的沉水植物材料力学自动测定装置，适用于沉水植物根、茎、叶柄的拉伸和弯曲性能的测定。

背景技术

水生态系统中的沉水植物无时无处地受到有很多机械胁迫，如：水流的拖曳、波浪、船舶、食草鸟类和鱼类摄食等(Vogel，1981；Brewer&Parker，1990)。这些机械胁迫会对大型淡水植物造成机械损伤甚至连根拔起(Dawson&Robinson，1984；Usherwood，1997；Ennos&Ball，1997)。大多沉水植物具有柔软的枝条可以随波摆动(Koehl，1984)，当有外力作用于沉水植物时，其茎很易弯曲(Usherwood et al，1997)以使外力和茎平行；但当外力超过植株的变形能力，植株就会断裂(Schutten et al，2005)。最终影响植物的生长、生物量、分布、群落组成等(e.g.Eriksson et al，2004；Keddy，1982)，进而影响沉水植物在水生态系统中的重要作用，如：光合作用，食物，避难所等。许多研究表明，植物的机械性能对维持植物的生长、分布、繁殖等具有重要作用。

目前，国内还鲜见对沉水植物机械性能测定的报道(Zhu et al.，2012)，国际对沉水植物茎机械性能的测定装置主要有两种方式：

一、简易式的，如弹簧秤或简易装置(Schutten et al，2005；Coop&Van der Velde)。优点：经济实惠，轻便易携带；缺点：非自动化操作且没有电脑输出显示，人为误差较大使得数据不精确，测定指标较少，不能测定拉伸率及绘制拉力-拉伸曲线；

二、专业的电子仪器，如：德国Zwick/Roell集团的测力仪(Z020)(Bociag et al，2009)、美国英斯特朗的万能测力仪(Model 1125，Model 4301)(Brewer& Parker，1990；Usherwood et al，1997)和英国Hounsfield Test Equipment Ltd公司的测力仪(Model H10K-T)(Miller et al，2011)。优点：自动化操作并有数显屏避免人为误差对测试结果的影响，测定指标齐全；缺点：价位高，笨重不易携带，从而不能实时测定野外样品，从而降低样品的时效性和准确性。

为更实时准确地得到水生态系统中(湖泊、河流以及水库等)沉水植物机械性能特征，发明一种测量准确、经济且轻便易携带的沉水植物材料力学自动测定装置迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供了一种微机控制的沉水植物材料力学自动测定装置

本实用新型的目的是这样实现的：

一、微机控制的沉水植物材料力学自动测定装置(简称测定装置)

本测定装置由设置在机架上的轻柔夹具、夹持器、驱动部分、滚珠丝杆、滚珠螺母、轨道、微机控制部分、电源和光电编码器组成；

夹具包括第一轻柔夹具、第二轻柔夹具、第三轻柔夹具和弯曲压头；

夹持器包括上夹持器和下夹持器；

驱动部分包括相互连接的步进电机和减速机；

微机控制部分包括测力传感器、微控制器、显示器和键盘；

其位置和连接关系是：

在机架上，轨道垂直设置，在轨道的上部设置有相互连接的测力传感器和上夹持器，在轨道的下部设置有下夹持器；

光电编码器和下夹持器与套在滚珠丝杆上的滚珠螺母连接；

滚珠丝杆、减速机、步进电机依次连接；

上夹持器与第一轻柔夹具连接(供拉伸测定)，或上夹持器、第一轻柔夹具和弯曲压头依次连接(供弯曲测定)；下夹持器与第二轻柔夹具或第三轻柔夹具连接(供拉伸测定)，下夹持器分别与第二轻柔夹具和第三轻柔夹具连接(供弯曲测定)；

第一轻柔夹具、第二轻柔夹具和第三轻柔夹具夹持沉水植物材料，弯曲压头垂直压迫沉水植物材料；

步进电机、光电编码器、传感器、显示器和操作键盘分别与微控制器连接。

二、基于微机控制的沉水植物材料力学测定装置的测定方法(简称测定方法)

本测定方法包括下列步骤：

①接通电源，开机，预热5min；

②通过操作键盘，选择测定程序：拉伸测定或弯曲测定；

③设置起始值、运动速度、测定组数、次数和时间等参数；

④将准备好的沉水植物材料通过轻柔夹具夹持：