[发明专利]一种植物冠层气流场生物模拟测试系统及模拟测试方法

权利要求书

1.一种植物冠层气流场生物模拟测试系统，其特征在于：包括：仿生叶片数据采集单元、及连接所述仿生叶片数据采集单元的气流场模拟单元；

所述仿生叶片数据采集单元采用仿生叶片模拟植物冠层，并采集模拟的植物冠层内各个节点的风速参数；

且所述仿生叶片数据采集单元将采集得到的风速参数和相对应的节点参数发送至所述气流场模拟单元，所述气流场模拟单元根据接收到的风速参数和相对应的节点参数模拟植物冠层的内部气流场；

所述仿生叶片数据采集单元包括用于模拟植物冠层的多个仿生叶片、固定于每一所述仿生叶片的风速传感器、连接每一所述风速传感器的多通道通讯接口、连接所述多通道通讯接口的数据采集模块、及连接所述数据采集模块的第一无线传输模块；

所述第一无线传输模块无线通信连接所述气流场模拟单元；

所述风速传感器采集每一所述仿生叶片中各个节点的风速参数，并将采集到的风速参数和节点参数通过所述多通道通讯接口发送至所述数据采集模块，并通过所述第一无线传输模块无线发送至所述气流场模拟单元；

所述节点参数为节点位置参数，具体设置过程如下：

选定模拟的植物冠层内的三维空间坐标原点，测量各节点处的风速传感器与坐标原点的相对距离，转换成空间位置坐标，根据节点的空间位置坐标，形成风速传感器空间位置矩阵，进而匹配各通道所连接的风速传感器的空间位置。

2.根据权利要求1所述的一种植物冠层气流场生物模拟测试系统，其特征在于，所述仿生叶片数据采集单元还包括第一存储模块，所述第一存储模块连接所述数据采集模块，所述数据采集模块还将接收到的所述风速参数和所述节点参数发送至所述第一存储模块进行备份。

3.根据权利要求1所述的一种植物冠层气流场生物模拟测试系统，其特征在于，所述仿生叶片数据采集单元还包括用于安装所述仿生叶片的安装支架，所述安装支架为多自由度的可调节安装支架，并包括：环形固定座、安装座、及铰接于所述固定座和所述安装座之间的连杆组件；

其中，所述环形固定座用于固定所述安装支架，且使得所述安装支架可在水平方向转动；所述安装座用于安装所述仿生叶片，以实现模拟植物冠层；所述连杆组件包括铰接连接的多个连杆，并用于调节所述安装支架的高度。

4.根据权利要求1所述的一种植物冠层气流场生物模拟测试系统，其特征在于，所述风速传感器为弯曲电阻式传感器，且所述仿生叶片数据采集单元还包括用于输出所述风速传感器检测数据的传感器电路，所述传感器电路包括串联组成分压电路的弯曲电阻式传感器R1、定值电阻R2和输入电压VIN，定值电阻的电压输出端设置运算放大器I，从而获得所述定值电阻R2的输出电压为：

而且，所述定值电阻R2的输出电压作为所述风速参数。

5.根据权利要求4所述的一种植物冠层气流场生物模拟测试系统，其特征在于，所述运算放大器I通过输出端的电压负反馈以消除开环增益的影响。

6.根据权利要求1所述的一种植物冠层气流场生物模拟测试系统，其特征在于，所述气流场模拟单元包括数据处理模块、及连接所述数据处理模块的显示模块和第二无线传输模块；

所述第二无线传输模块与所述第一无线传输模块无线通信连接，接收所述第一无线传输模块发送的风速参数和节点参数，且将所述风速参数和所述节点参数发送至所述数据处理模块内进行处理以模拟植物冠层的内部气流场，并最终通过所述显示模块显示模拟得到的植物冠层的内部气流场。

7.根据权利要求6所述的一种植物冠层气流场生物模拟测试系统，其特征在于，所述气流场模拟单元还包括连接所述数据处理模块的第二存储模块，所述数据处理模块还将模拟形成植物冠层的内部气流场的数据发送至所述第二存储模块进行备份。

8.一种根据权利要求1-7任一所述植物冠层气流场生物模拟测试系统的模拟测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

采用仿生叶片模拟植物冠层，并采集模拟的植物冠层内各个节点的风速参数；

根据风速参数和相对应的节点参数模拟植物冠层的内部气流场，并形成模拟的植物冠层内部区域气流场分布云图。

9.根据权利要求8所述的一种模拟测试方法，其特征在于，选定模拟的植物冠层内的三维空间坐标原点，测量各节点处的风速传感器与坐标原点的相对距离，转换成空间位置坐标，根据节点的空间位置坐标，形成风速传感器空间位置矩阵，进而匹配各通道所连接的风速传感器的空间位置。