[发明专利]一种植物根系温度监控方法和装置

权利要求书

1.一种植物根系温度监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)待监控植物的一侧土壤中插入第一电极，另一侧插入第二电极，所述的待监控植物的根茎上夹接第三电极；

(2)阻抗谱测量单元发送一系列频率的正弦波，所述的正弦波经过D/A转换器和压控电流源转换为激励电流信号，所述的激励电流信号输入到第三电极中，并从第一电极和第二电极中流出响应电压信号；

(3)所述的响应电压信号经A/D转换器后输入到FPGA处理单元中，FPGA处理单元进行阻抗谱计算得到阻抗值，并通过已设定的温度-阻抗曲线得到当前根温，其中，阻抗值计算公式为：

Z_f＝U_f/I_f

其中，f为步骤(2)中正弦波的频率，I_f为激励电流，U_f为响应电压。

2.根据权利要求1所述的植物根系温度监控方法，其特征在于，所述的监控方法包括：(4)数据处理单元判断根温是否达到预定值；否，则通过第一电极和第二电极对根系加温；是，则重复步骤(2)和(3)测量当前根温。

3.根据权利要求2所述的植物根系温度监控方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的第一电极和第二电极对根系加温的热能量值发送至数据处理单元。

4.根据权利要求1所述的植物根系温度监控方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的正弦波的频率范围为1Hz～1MHz。

5.根据权利要求1或2所述的植物根系温度监控方法，其特征在于，每隔一段时间重复步骤(1)～(3)一次，FPGA处理单元将每次得到的阻抗值和根温发送至数据处理单元并储存为历史信息。

6.根据权利要求5所述的植物根系温度监控方法，其特征在于，所述监控方法包括：(5)温度传感器检测环境温度并将环境温度信息发送至数据处理单元；所述的数据处理单元接收环境温度信息，并储存为历史信息，阻抗值、根温和环境温度的历史信息输入至神经网络模型中，得到根系生长指数和温度-阻抗修正参数；所述的温度-阻抗修正参数用于修正步骤(3)中的温度-阻抗曲线，所述的根系生长指数用于判定长期根系生长状态。

7.一种应用如权利要求1-6任一所述的植物根系温度监控方法的监控装置，其特征在于，包括电极组，与电极组连接的阻抗谱检测单元，与阻抗谱检测单元连接的数据处理单元；所述的电极组包括第一电极、第二电极和第三电极，所述的第一电极和第二电极并联；所述的阻抗谱检测单元包括FPGA处理单元，与FPGA处理单元连接的D/A转换器和A/D转换器，与D/A转换器连接的压控电流源。

8.根据权利要求7所述的植物根系温度监控装置，其特征在于，所述的监控装置包括切换单元和加热单元，所述的切换单元与电极组、阻抗谱检测单元和加热单元连接；所述的加热单元与数据处理单元连接。

9.根据权利要求7所述的植物根系温度监控装置，其特征在于，所述的切换单元包括联动开关和磁控开关。

10.根据权利要求7所述的植物根系温度监控装置，其特征在于，所述的数据处理单元连有启动开关、加热开关、温度传感器和显示屏；所述第一电极和第二电极为柱状电极，所述第三电极为夹状电极。