專利名稱：一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)
測系統(tǒng)。背景技術(shù)：
通常植物吸水和失水的過程涉及土壤、氣候、植物三方面。第一類是傳統(tǒng)上以土壤 的含水程度為對象研究，第二類以環(huán)境為對象，通過環(huán)境條件的變化估計植物需水量；這兩 類研究可間接反映植物生長環(huán)境指標(biāo)，其不足是反映比較遲鈍、滯后。第三類研究直接以植 物為對象，研究植物含水狀況，其指標(biāo)可直接反映植物饑渴狀態(tài)。 目前國內(nèi)對植物缺水的診斷主要是根據(jù)土壤水分，其他的還有葉溫、頁面蒸騰速 度、土水勢、莖稈(或者果實)微收縮等，但這些方法普遍存在分辨率不高，易受外界干擾等 缺陷。用土壤含水率診斷旱情，準(zhǔn)確易行，但由于焙土試驗方法繁瑣，時間長，診斷一般不及 時。 植物發(fā)生水脅迫時，對應(yīng)的電學(xué)阻抗值也會發(fā)生變化，因此采用電阻抗的測量方 法監(jiān)測植物莖部的電阻抗，可獲得植物本身的含水狀況信息；另外，由于電學(xué)測量設(shè)備比較 簡單，便于實現(xiàn)與攜帶，可以很方便地進行數(shù)據(jù)存儲與處理，因而植物的特征電阻抗有望成 為水脅迫、或干旱脅迫和植物減產(chǎn)的早期標(biāo)志，作為一個特殊的植物響應(yīng)來用于自動灌溉 系統(tǒng)的研發(fā)。通常植物含水率的電阻測量采用插入式的電極，容易對植物體造成破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)；避免 了對植物組織器官的破壞，可對植物莖進行非侵入式掃頻阻抗測量，便于與PC機連接，用 于長時間數(shù)據(jù)的顯示與存儲，為植物的健康狀況監(jiān)測提供參考。 為達到上述目的，本實用新型提供的一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測 系統(tǒng)，采用以下技術(shù)方案 所述系統(tǒng)由電極112和113、測量引線121和122、阻抗測量單元131、 USB通訊與 控制單元14及PC機15組成。電極112和113采用金屬片；將電極對置于植物葉莖lll周 邊，通過測量引線121和122連接至阻抗測量單元131 ;阻抗測量單元由USB通訊與控制單 元14的USB數(shù)據(jù)線供電。USB通訊與控制單元14實現(xiàn)阻抗測量單元131與PC機15的通 訊，將阻抗測量單元131測得的數(shù)據(jù)傳至PC機15的界面程序進行處理、存儲與顯示。 其中，所述電極可以是方形、圓形或者橢圓形；測量時將兩個金屬電極112和113 置于植物葉莖111周邊，通過測量引線與阻抗測量單元連接。 其中，所述測量引線121和122為帶屏蔽層的單芯同軸線或者普通的導(dǎo)線。 其中，所述的阻抗測量單元采用阻抗測量芯片AD5933，測量的頻段為lkHz至 100kHz，可設(shè)置頻率間隔進行掃頻測量。阻抗測量芯片131的測量VIN端口 132和V0UT端 口 133與電極112和113分別通過測量引線121和122連接。阻抗測量單元131通過USB通訊與控制單元14與PC機15連接。 其中，所述的USB通訊與控制單元14與PC機15連接后給阻抗測量單元131供電， 并將阻抗測量單元131測得的數(shù)據(jù)傳至PC機15進行存儲與顯示。 其中，所述的PC機15的界面程序，可設(shè)定測量頻率、測量時間；獲得阻抗測量單元 131經(jīng)USB通訊與控制單元14上傳至PC機15的阻抗測量數(shù)據(jù)，進行處理、存儲與顯示。根 據(jù)預(yù)先測得的植物缺水狀況與阻抗值的關(guān)系，判斷植物的缺水程度，并實時顯示植物所處 的缺水狀況。 本實用新型提供的一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點是 1.采用阻抗測量方式，含水率的測量范圍寬(0到100%的含水率)； 2.采用非侵入式的電極測量方式，對植物體無損傷，尤其適用于一些稀有植物的 缺水狀況監(jiān)測； 3.結(jié)構(gòu)簡單、體積小、便于攜帶，使用方便； 4.通過計算機USB接口供電，可進行長時間的連續(xù)監(jiān)測及數(shù)據(jù)的存儲、顯示與處 理，說明書附圖


圖1是一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)測量示意圖。
具體實施方式
具體實施過程如下 參照附圖l，將阻抗測量單元131通過USB通訊與控制單元14的USB轉(zhuǎn)接線連接 至PC機15 ;在PC機上設(shè)定測量頻率及測量時間，經(jīng)過USB通訊與控制單元14將設(shè)定的參 數(shù)發(fā)送到將阻抗測量單元131的芯片AD5933。阻抗測量單元131中芯片AD5933的測量VIN 端口 132和V0UT端口 133與電極112和113分別通過測量引線121和122進行連接。將 電極112和113放置于植物莖111的周邊，通過阻抗測量單元131測得植物莖對應(yīng)的阻抗 的幅值和相角，并經(jīng)過USB通訊與控制單元14上傳至PC機15的界面程序進行處理、顯示 和存儲。根據(jù)預(yù)先測得的植物缺水狀況與阻抗值的關(guān)系，判斷植物的缺水程度，并實時顯示 植物所處的缺水狀況。
權(quán)利要求一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)；所述系統(tǒng)由電極112和113、測量引線121和122、阻抗測量單元(131)、USB通訊與控制單元(14)及PC機(15)組成,電極112和113采用金屬片；將電極對置于植物葉莖(111)周邊，通過測量引線121和122連接至阻抗測量單元(131)；阻抗測量單元由USB通訊與控制單元(14)的USB數(shù)據(jù)線供電,USB通訊與控制單元(14)實現(xiàn)阻抗測量單元(131)與PC機(15)的通訊，將阻抗測量單元(131)測得的數(shù)據(jù)傳至PC機(15)的界面程序進行處理、存儲與顯示。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 是所述電極可以是方形、圓形或橢圓形；測量時將兩個金屬電極112和113置于植物葉莖 (111)周邊，通過測量引線與阻抗測量單元連接。
3. 按照權(quán)利要求1所述的一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是 所述測量引線121和122為帶屏蔽層的單芯同軸線或者普通的導(dǎo)線。
4. 按照權(quán)利要求1所述的一種基于非侵入式阻抗測量的植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于所述的阻抗測量單元采用阻抗測量芯片AD5933，測量的頻段為lkHz至100kHz，可設(shè)置頻 率間隔進行掃頻測量，阻抗測量芯片(131)的測量VIN端口 (132)和V0UT端口 (133)與 電極112和113分別通過測量引線121和122連接，阻抗測量單元(131)通過USB通訊與 控制單元(14)與PC機(15)連接。
5. 按照權(quán)利要求1所述的一種基于非侵入式阻抗測量的植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于所述的USB通訊與控制單元(14)與PC機(15)連接后給阻抗測量單元(131)供電，并將 阻抗測量單元(131)測得的數(shù)據(jù)傳至PC機(15)進行存儲與顯示。
6. 按照權(quán)利要求1所述的一種基于非侵入式阻抗測量的植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于所述的PC機(15)的界面程序，可設(shè)定測量頻率、測量時間；獲得阻抗測量單元(131)經(jīng) USB通訊與控制單元(14)上傳至PC機(15)的阻抗測量數(shù)據(jù)，進行處理、存儲與顯示，根據(jù) 預(yù)先測得的植物缺水狀況與阻抗值的關(guān)系，判斷植物的缺水程度，并實時顯示植物所處的 缺水狀況。
專利摘要本實用新型涉及一種基于阻抗測量的非侵入式植物缺水監(jiān)測系統(tǒng)；所述系統(tǒng)由電極、測量引線、阻抗測量單元以及USB通訊與控制單元組成。電極采用金屬片；將電極對置于植物葉莖周邊，通過測量引線連接至阻抗測量單元；阻抗測量單元可實現(xiàn)掃頻阻抗測量，獲得不同頻率下的阻抗值，阻抗測量單元由USB數(shù)據(jù)線供電。USB通訊與控制單元實現(xiàn)阻抗測量單元與PC機的通訊，將阻抗測量單元測得的數(shù)據(jù)傳至PC機進行存儲與顯示。所述系統(tǒng)進行測量時對植物組織無損傷；同時由于所述系統(tǒng)可進行掃頻阻抗測量，獲取植物在不同頻率下阻抗對含水率變化的信息，可進行植物缺水狀況的無損監(jiān)測。
文檔編號G01N27/02GK201503407SQ200920246110
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日
發(fā)明者張晗, 陳健軍 申請人:張晗