[发明专利]一种面向作物的茎秆水分无损检测装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于水分检测技术领域，涉及一种面向作物的茎秆水分无损检测装置与方法。

背景技术

草本植物的茎秆水分主要存储于茎秆的韧皮和活的组织当中，而木本植物主要通过树木的边材和木质部的导管进行水分。但是，无论测量对象是树木或者草本植物，国内外科学家普遍采用的都是侵入式测量方法，一般需要将传感器探针插入植物茎秆内部，这样势必会对植物体本身造成局部组织的伤害，尤其是对于草本植物而言，极易造成其死亡。而且，通常传感器探针在插入几周后，传感器才能输出正常信号。很多学者也曾尝试采用伽玛射线法、计算机轴向断层扫描法以及核磁共振法对茎秆水分进行检测，这些方法多费时、费力、费财，操作复杂，应用条件相对苛刻，往往只适用于实验室使用，而且极易对操作者健康构成威胁。当然，目前茎秆直径和茎流速率已经可以实现无损测量，但是由于它们受外界环境因素影响较大，只能在一定程度上反映植物体水分状态。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例提供的是一种面向作物的茎秆水分无损检测装置与方法，旨在解决作物茎秆水分检测中的侵入式测量问题。

(二)技术方案

一种面向作物的茎秆水分无损检测装置与方法，基于茎秆直径传感器实现。通过检测作物茎秆直径，间接获得作物当时的茎秆水分量，实现定量检测。具体步骤如下：

步骤1：选取不少于10株处于同样生长阶段但形态不同的作物，去掉其根部、果实与叶片，分别测量其茎秆底部直径d与茎秆长度l，并进行称量、干燥、再称量即可得到各自试验时的茎秆含水量W。

步骤2：以作物的茎秆底部直径d和茎秆长度l为自变量，以茎秆含水量W为因变量，对其进行多元线性回归，即可得到其回归方程。

步骤3：测量出试验时刻的作物底部茎秆直径与茎秆长度代入拟合方程，即可得到该时刻作物的茎秆水分。

(三)有益效果

本发明提供的一种面向作物的茎秆水分无损检测装置与方法，利用作物茎秆直径传感器无损测量作物的茎秆直径，并代入已获得的茎秆直径与茎秆水分的拟合公式，间接获得该时刻作物的茎秆水分。对作物正常生长无影响，安装简单，成本低廉。

附图说明

附图1是本发明所采用的茎秆直径传感器及其信号调理电路示意图：其中，1为传感器探头；2为传感器支撑架；3为信号调理电路。

附图2是本发明的一种面向作物的茎秆水分无损检测装置组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对优选实施例进行作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

作物的茎秆直径变化除了与作物本身的自然生长有关外，茎秆内储水量变化也是一个十分重要的因素。在相对短时间(如一天)内观测，茎秆直径变化主要由茎秆水分变化引起。因此，通过茎秆直径的变化可以在一定程度上体现作物茎秆水分的变化。但是，茎秆直径的变化只能定性反映作物茎秆水分变化，为了能实现对作物茎秆水分的无损定量检测，如附图1和附图2，设计了以下检测方法，具体步骤如下：

步骤1：将茎秆直径传感器安装于作物茎秆离地面10cm左右位置处，并通过传感器支架固定；

步骤2：传感器数据输出后由信号调理电路采集、放大与处理；

步骤3：调理后的信号由单片机采集，同时将茎秆直径转换为茎秆水分，并实时显示。

经多次试验验证，该装置安装简单，测量过程中对作物生长几乎无影响，而且测量精度高，重复性较好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围。

所以，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。