[实用新型]植物生物电和水分传输参数的数据采集装置

说明书

本实用新型涉及一种植物生物电和水分传输参数的数据采集装置，其技术特点在于：包括控制单元、数据感知单元、数据传输单元、授时单元、功能配置单元、系统状态输出单元、扩展单元和电源单元。本实用新型能够设置数据采样触发模式及采样周期，提高数据准确性和实时性；能够自动调整供电模式，降低系统功耗；能够自动跟踪、输出系统状态，便于系统维护；且功能集成度高，操作便捷，为植物电生理研究提供工具。

技术领域

本实用新型属数据采集技术领域，涉及生物电和水分传输参数的数据采集装置，尤其是一种植物生物电和水分传输参数的数据采集装置。

背景技术

植物茎干与生长土壤(或植物茎干纵向不同位置)之间存在持续变化的电势差，这种电势差变化可能与植物水分利用、传输有关，但具体关系尚不明确。为探明电势差变化与水分传输参数(蒸腾速率、茎流速率、根系吸水量)之间的关系、揭示电势差变化机理，需要获取长期、连续、同步的电势差、水分传输参数及环境参数，现有研究通常利用伏特计、植物水分传输测定装置(蒸腾测量仪、茎流计、吸水量测定装置)和气象参数测定仪器对相关数据进行测量、记录，各参数分立测算。

在植物水分传输参数的实时测定方面，通常采用茎流测定法和称量测定法。茎流测定法(茎流计)需在植物茎干中布设电极，生物电信号的测量同样需要在植物茎干中布设电极，二者之间存在潜在影响。因此，称量测定法 (如盆栽称量法、连通器法)更适合该领域的实验研究。称量测定法是指，将植物置于培养容器内，通过测量容器重量来测算植物水分传输参数。植物水分利用速度随植物种类及生长阶段不同而变化，单位时间内水分吸收、传输、散失的量级差异显著，其测量结果的准确性对采样时间间隔敏感。

典型的称量测定法包括如图3所示的盆栽称量法和如图4所示的连通器法：

【盆栽称量法】

①将植物置于植物培养容器内，将植物培养容器置于压力传感器上；

②将植物培养容器上端密封，防止水分蒸发，水分只能通过蒸腾作用经植物体散失；

③读取压力传感器测定值，计算单位时间内测定值的变化量ΔW，近似等于植物单位时间内的蒸腾量；

④计算ΔW与植物边材面积的比值，即为茎流速率。

【连通器法】

①植物培养容器1和植物培养容器2连通，将植物置于植物培养容器2 内，将植物培养容器1和植物培养容器2分别置于压力传感器1和压力传感器2上；

②将植物培养容器1和植物培养容器2上端密封，防止水分蒸发，水分只能通过蒸腾作用经植物体散失；

③读取压力传感器1和压力传感器2测定值，计算单位时间内测定值的变化量ΔW₁和ΔW₂，植物单位时间内的蒸腾量为E_r＝ΔW₁+ΔW₂；

④计算E_r与植物边材面积的比值，即为茎流速率；

⑤计算植物单位时间内的吸水量

其中A₁和A₂分别为植物培养容器1和植物培养容器2的水面面积。

但现有的针对上述两种称量测定法的数据采集装置采样周期固定，不能保证数据的准确性；且存在操作便捷性不高和系统功耗大的缺陷。而且，在利用上述装置对植物生物电和水分传输参数等多种数据采集时，由于所采集的多种数据不能严格同步、数据采集功能集成度不高，因此会对实验结果的准确性造成一定影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、同步采集数据、且采集的数据准确性高的植物生物电和水分传输参数的数据采集装置。