專利名稱：基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
種子發(fā)芽力是指種子在適宜條件下(實(shí)驗(yàn)室可控制的條件下)發(fā)芽并長(zhǎng)成正常植 株的能力，通常用發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率表示。發(fā)芽勢(shì)是指發(fā)芽試驗(yàn)初期(規(guī)定日期內(nèi))正常發(fā) 芽的種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分率；種子發(fā)芽率是指發(fā)芽試驗(yàn)終期(規(guī)定日期內(nèi))全部正 常發(fā)芽種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分率。種子發(fā)芽勢(shì)高，表示種子活力強(qiáng)，發(fā)芽整齊，田間出 苗一致；種子發(fā)芽率高，表示有活力的種子多，播種后出苗率可能高。現(xiàn)有的種子發(fā)芽力快 速測(cè)量方法包括四唑法(TTC法)和電導(dǎo)率法(參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)種子發(fā)芽率快速測(cè)定方法 的研究進(jìn)展，中國(guó)種業(yè)，2008年，第2期)。TTC法測(cè)定依據(jù)為凡有生命力的種子胚部在呼吸作用過(guò)程中都有氧化還原反 應(yīng)，而沒(méi)有生命活力的胚則無(wú)反應(yīng)；當(dāng)TTC滲入種子胚的活細(xì)胞內(nèi)，并作為氫受體被脫氫輔 酶(NADH2或NADPH2)上的氫還原時(shí)，便由無(wú)色的TTC變?yōu)榧t色的三苯基甲脂(TTF)。根據(jù) 該測(cè)定依據(jù)，將胚被染為紅色的種子判斷為有發(fā)芽能力的活種子，而將胚未被染色的種子 判斷為不具有發(fā)芽能力死種子。TTC染色反應(yīng)是生物體內(nèi)的酶促反應(yīng)，受多種因素的影響，， 反應(yīng)速度較快且結(jié)果明顯。電導(dǎo)率法是根據(jù)細(xì)胞膜的完整性判斷發(fā)芽能力大小電導(dǎo)率高的種子發(fā)芽率低， 電導(dǎo)率低的種子發(fā)芽率高。這是因?yàn)橥ǔＧ闆r下活性高的種子浸水后，一些內(nèi)含物質(zhì)通過(guò) 交換進(jìn)入水中，使電導(dǎo)率有所提高；但由于各種膜具有選擇透性，不允許電解質(zhì)任意外滲， 故隨后電導(dǎo)率會(huì)達(dá)到平衡。當(dāng)種子衰老后細(xì)胞膜的完整性降低，進(jìn)入水中的化合物也多 (包括氨基酸、有機(jī)酸、糖及其他離子等)，由于各種質(zhì)膜均已喪失控制能力，基本破裂，故 內(nèi)含電解質(zhì)可以源源不斷進(jìn)入水中，使電導(dǎo)率陸續(xù)不斷上升?，F(xiàn)有的TTC法和電導(dǎo)率法均具有如下缺陷測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)；測(cè)量過(guò)程具有不可恢 復(fù)的破壞性；種子的初始狀態(tài)以及溫度、濕度等一些客觀因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性； 容易受操作人員的主觀因素影響，誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何克服現(xiàn)有的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量技術(shù)中存在的 測(cè)量不精確、對(duì)種子存在破壞性等缺陷。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā) 芽力測(cè)量裝置，包括信號(hào)發(fā)生單元，掃頻輸出具有相同頻率、幅值和相位的激勵(lì)信號(hào)和參考信號(hào)；其中，所述激勵(lì)信號(hào)輸出給夾持單元，所述參考信號(hào)輸出給阻抗頻譜檢測(cè)單元；夾持單元，包括用于固定待測(cè)種子的固定件和設(shè)置在待測(cè)種子兩側(cè)的電極，輸出 表征待測(cè)種子在所述激勵(lì)信號(hào)下的阻抗特性的阻抗檢測(cè)信號(hào)給阻抗頻譜檢測(cè)單元；阻抗頻譜檢測(cè)單元，檢測(cè)掃頻范圍內(nèi)不同頻率的參考信號(hào)和相對(duì)應(yīng)的阻抗檢測(cè)信 號(hào)之間的幅值比和相位差，由其計(jì)算得到所述阻抗檢測(cè)信號(hào)的幅值和相位，由此生成掃頻 范圍內(nèi)待測(cè)種子的特征阻抗分布曲線，提取所述特征阻抗的特征參數(shù)后獲得待測(cè)種子的發(fā) 芽力。其中，所述特征參數(shù)為所述特征阻抗的等效電路中的元件參數(shù)。其中，所述阻抗頻譜檢測(cè)單元進(jìn)一步包括信號(hào)檢測(cè)模塊，檢測(cè)所述參考信號(hào)與所述阻抗檢測(cè)信號(hào)的幅值比及相位差，并以 電壓形式輸出給A/D轉(zhuǎn)換模塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊，采集所述電壓形式的幅值比和相位差，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出 給運(yùn)算模塊；運(yùn)算模塊，對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算得到不同頻率的激勵(lì)信號(hào)下的阻抗檢 測(cè)信號(hào)的幅值和相位，生成掃頻范圍內(nèi)的阻抗分布曲線，提取特征參數(shù)，獲得待測(cè)種子的發(fā) 芽力；控制模塊，對(duì)所述信號(hào)發(fā)生單元和A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行采樣控制。進(jìn)一步地，所述阻抗頻譜檢測(cè)單元還包括FIFO存儲(chǔ)模塊，用于暫存A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)，以在所述控制模塊的控 制下，在所述運(yùn)算模塊空閑時(shí)將所述數(shù)字信號(hào)輸出給所述運(yùn)算模塊。其中，所述信號(hào)檢測(cè)模塊包括對(duì)數(shù)檢波器和相位檢波器。進(jìn)一步地，所述裝置還包括信號(hào)調(diào)理模塊，對(duì)所述信號(hào)發(fā)生單元輸出的所述激勵(lì)信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行去雜 散、放大處理。其中，所述信號(hào)調(diào)理模塊通過(guò)延時(shí)疊加法和相位擾動(dòng)法實(shí)現(xiàn)所述去雜散處理。其中，所述信號(hào)發(fā)生單元應(yīng)使所述掃頻范圍內(nèi)的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間小于2ns。其中，所述信號(hào)發(fā)生單元輸出的激勵(lì)信號(hào)和參考信號(hào)為IOKHz 2MHz的頻率范圍 內(nèi)的正弦波信號(hào)。其中，所述信號(hào)發(fā)生單元采用直接數(shù)字頻率合成算法生成所述掃頻信號(hào)。(三)有益效果根據(jù)本發(fā)明的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，在不破壞待測(cè)種子的情 況下，通過(guò)電極在種子兩端施加掃頻信號(hào)，測(cè)量其阻抗頻譜特性，由此快速判斷種子的發(fā)芽 能力，且測(cè)量后的種子仍可用于后續(xù)檢測(cè)或生產(chǎn)，極大程度地節(jié)省了人力、物力和時(shí)間。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施例的 示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施例的 阻抗頻譜檢測(cè)單元示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，結(jié)合附圖和實(shí)施例說(shuō)明 如下。首先，有必要對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行解釋說(shuō)明。種子細(xì)胞由細(xì)胞壁和原生質(zhì)體兩部 分組成，其中，原生質(zhì)體由原生質(zhì)所構(gòu)成，包括兩個(gè)主要的電解內(nèi)含物液泡和細(xì)胞質(zhì)，它們 分別被液泡膜和原生質(zhì)膜包圍；細(xì)胞質(zhì)含有大量由特定膜包圍的細(xì)胞器，液泡內(nèi)的水溶性 溶液主要含有無(wú)機(jī)離子和有機(jī)酸；電流通過(guò)細(xì)胞膜時(shí)產(chǎn)生電勢(shì)差，該電勢(shì)差由細(xì)胞膜的有 效運(yùn)輸系統(tǒng)和可選擇的滲透特性來(lái)保持；細(xì)胞器具有不同的電學(xué)特性；其中，液泡和細(xì)胞 質(zhì)類似于電阻器，而細(xì)胞膜具有電容特性，因此，細(xì)胞的等效電路應(yīng)當(dāng)是若干電阻、電容構(gòu) 成的串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。種子發(fā)芽能力不一樣，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)即阻抗特性就不一樣。阻抗圖譜是 在一定頻段范圍內(nèi)，對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行掃頻得到的阻抗分布曲線。通過(guò)對(duì)阻抗曲線進(jìn)行分析， 獲得其特征參數(shù)。特征參數(shù)是指種子內(nèi)部阻抗的等效電路中各個(gè)元件的值。種子阻抗的等 效電路多為電阻和分布電路串聯(lián)構(gòu)成的。這些元件參數(shù)跟種子自身結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，表征 著種子發(fā)芽能力的大小。根據(jù)上述原理，本發(fā)明的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置包括三大部 分信號(hào)發(fā)生單元、待測(cè)種子夾持單元以及阻抗頻譜檢測(cè)單元。信號(hào)發(fā)生單元在較寬頻段內(nèi) 掃頻輸出具有相同頻率、幅值和相位的激勵(lì)信號(hào)和參考信號(hào)，其中，激勵(lì)信號(hào)輸出給夾持單 元，參考信號(hào)直接輸出給阻抗頻譜檢測(cè)單元；夾持單元包括用于固定待測(cè)種子的固定件和 設(shè)置在待測(cè)種子兩側(cè)的電極，該電極可將激勵(lì)信號(hào)引至待測(cè)種子，并輸出表征待測(cè)種子在 所述激勵(lì)信號(hào)下的阻抗特性的阻抗檢測(cè)信號(hào)給阻抗頻譜檢測(cè)單元；阻抗頻譜檢測(cè)單元，采 集上述參考信號(hào)和阻抗檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)掃頻范圍內(nèi)不同頻率的參考信號(hào)和相對(duì)應(yīng)的阻抗檢 測(cè)信號(hào)之間的幅值比和相位差，根據(jù)已知的參考信號(hào)的頻率、幅值和相位計(jì)算得到相應(yīng)的 阻抗檢測(cè)信號(hào)的幅值和相位，由此生成掃頻范圍內(nèi)待測(cè)種子的阻抗分布曲線(即阻抗頻譜 圖)，提取種子等效阻抗電路的各元件參數(shù)后獲得待測(cè)種子的發(fā)芽力。此后，上述阻抗分布 曲線、特征參數(shù)等圖像、數(shù)據(jù)將根據(jù)需要輸出給至少一個(gè)接收端，包括顯示屏、PC機(jī)或SRAM 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。優(yōu)選地，本發(fā)明中的電極為Ag/AgCl電極，其極化作用非常小，對(duì)種子的影響達(dá)到 可以忽略的程度；將該Ag/AgCl電極放置于待測(cè)種子兩端時(shí)，可通過(guò)凝膠使其與種子進(jìn)行 接觸，以進(jìn)一步減小電極對(duì)種子的極化作用。優(yōu)選地，本發(fā)明中的信號(hào)發(fā)生單元包括采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)算法的FPGA 芯片，其能實(shí)現(xiàn)寬頻段的掃頻信號(hào)輸出；由于DDS算法輸出的一般是數(shù)字化的正弦波，因此 還需經(jīng)過(guò)高速D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器才能得到一個(gè)可用的模擬頻率信號(hào)；此外，DDS芯片 輸出的信號(hào)不可避免地帶有雜散，因此，本發(fā)明采用延時(shí)疊加法和相位擾動(dòng)法盡可能地減 少雜散。具體來(lái)說(shuō)，延時(shí)疊加法用于抑制頻譜中的邊帶，可以采用兩片DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)芯 片，對(duì)其分別使用相位相反的時(shí)鐘進(jìn)行觸發(fā)，提高輸出信噪比；相位擾動(dòng)技術(shù)用于減小相位 舍位誤差，在相位截?cái)嗲凹尤胍粋€(gè)均勻分布的隨機(jī)擾動(dòng)，把確定性的、有規(guī)律的雜散轉(zhuǎn)化成 隨機(jī)的、無(wú)規(guī)律的相位噪聲；經(jīng)擾動(dòng)處理后，誤差序列編程類白噪聲，其能量被均勻分布到更多頻率點(diǎn)上，從而大大提高了信噪比。在實(shí)際應(yīng)用中，即使經(jīng)過(guò)上述處理，DDS信號(hào)仍可能出現(xiàn)雜散，因此必須抑制住影 響主頻譜最為嚴(yán)重的頻線；由于DDS芯片輸出的是單頻正弦波，可以采用衰減性較好的低 通橢圓濾波器，橢圓濾波器有非常陡峭的過(guò)濾帶，能較好地抑制某個(gè)頻段以上頻率的譜線， 同時(shí)采用鎖相環(huán)PLL抑制DDS信號(hào)中的偏離主譜線較大的雜散。此外，由于待測(cè)種子阻抗值很大，信號(hào)比較微弱，需要設(shè)計(jì)電路對(duì)輸入待測(cè)種子中 的激勵(lì)信號(hào)和輸出給阻抗頻譜檢測(cè)單元的參考信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯蠛退p。具體實(shí)施過(guò)程中，信號(hào)發(fā)生單元在寬頻率(IOkHz 2MHz)范圍內(nèi)按照對(duì)數(shù)掃頻輸 出高精度正弦信號(hào)波形，同時(shí)要求頻率轉(zhuǎn)換的時(shí)間很短，優(yōu)選為不超過(guò)2ns。優(yōu)選地，本發(fā)明中的阻抗頻譜檢測(cè)單元可進(jìn)一步劃分為信號(hào)檢測(cè)模塊，檢測(cè)所述 參考信號(hào)與所述阻抗檢測(cè)信號(hào)的幅值比及相位差，分別以電壓形式輸出給A/D轉(zhuǎn)換模塊； A/D轉(zhuǎn)換模塊，采集所述電壓形式的幅值比和相位差，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，輸出給運(yùn)算 模塊；運(yùn)算模塊，對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)上述幅值比和相位差，基于已知的參考信 號(hào)的頻率、幅值和相位，計(jì)算得到相應(yīng)的阻抗檢測(cè)信號(hào)的幅值和相位，由此生成掃頻范圍內(nèi) 的阻抗分布曲線，提取特征參數(shù)，獲得待測(cè)種子的發(fā)芽力，并根據(jù)需要輸出給接收端；控制 模塊，對(duì)所述信號(hào)發(fā)生單元、A/D轉(zhuǎn)換模塊和其他緩存單元進(jìn)行采樣控制。優(yōu)選地，信號(hào)檢測(cè)模塊通過(guò)對(duì)數(shù)放大器來(lái)檢測(cè)信號(hào)的幅值比和相位差。對(duì)數(shù)放大 器能對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)壓縮，并通過(guò)精密匹配的兩個(gè)寬帶對(duì)數(shù)檢波器和相位檢波器來(lái)實(shí) 現(xiàn)對(duì)兩輸入通道信號(hào)的幅度比和相位差的測(cè)量。信號(hào)測(cè)量中，為了使測(cè)量相位精確，可以采 用高精度的相位檢波器⑶-552R4。優(yōu)選地，可以采用高速A/D芯片MAX120實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換。優(yōu)選地，可以選用高速DSP芯片TMS320F240作為本發(fā)明的阻抗頻譜檢測(cè)單元的中 央處理器(充當(dāng)運(yùn)算模塊和控制模塊)，實(shí)時(shí)處理采集到的數(shù)字信號(hào)，獲得表征種子發(fā)芽能 力的各種參數(shù)。由于DSP芯片不能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的同時(shí)還控制整個(gè)阻抗頻譜檢測(cè)單 元的運(yùn)作，所以經(jīng)A/D芯片轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)先進(jìn)入FIF0(First Input FirstOutput)存儲(chǔ) 器中，F(xiàn)IFO中的數(shù)據(jù)在DSP芯片空閑時(shí)再傳給DSP進(jìn)行運(yùn)算和處理。具體來(lái)說(shuō)，該DSP芯 片充當(dāng)控制模塊時(shí)，通過(guò)串口將控制字寫入信號(hào)發(fā)生單元，控制其發(fā)生的頻率范圍、頻率間 的轉(zhuǎn)換時(shí)間、頻率的滯留時(shí)間和信號(hào)幅度大?。话l(fā)出信號(hào)啟動(dòng)或者停止A/D轉(zhuǎn)換，同時(shí)控制 FIFO數(shù)據(jù)緩存的讀寫操作。如圖1所示，本發(fā)明的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置的一個(gè)實(shí)施例包 括測(cè)量線纜1、螺桿裝置2、固定架3、擋板4、Ag/AgCl電極5、玻璃管6和接地線纜8。測(cè)量 對(duì)象為豆類種子7，其由螺桿裝置2、固定架3、擋板4和玻璃管6組成的夾具固定，Ag/AgCl 電極5設(shè)置于玻璃管6兩側(cè)，玻璃管6通過(guò)前端的凝膠與種子7接觸，以進(jìn)一步減小電極 對(duì)種子的極化作用，同時(shí)使電極與玻璃管以及玻璃管與凝膠的接觸面積一致，均為玻璃管6 的內(nèi)徑。由于凝膠本身有一定的粘度，可以在測(cè)量時(shí)間段內(nèi)粘住很輕的豆類種子7，不需要 再另加裝置防止被測(cè)對(duì)象在垂直方向的移動(dòng)。測(cè)量電纜1連接信號(hào)發(fā)生單元(未示出)， 而信號(hào)發(fā)生單元連接阻抗頻譜檢測(cè)單元(未示出)。測(cè)量時(shí)，水平移動(dòng)固定架3上的擋板4 以粗調(diào)Ag/AgCl電極5的水平位置；再轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿裝置2以微調(diào)Ag/AgCl電極5的水平位置， 使之和待測(cè)種子7充分接觸；測(cè)量準(zhǔn)備就緒后即可開(kāi)啟信號(hào)發(fā)生單元。
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如圖2所示，阻抗頻譜檢測(cè)單元進(jìn)一步包括信號(hào)檢測(cè)模塊、高速A/D模塊、FIFO存 儲(chǔ)器和DSP芯片。DSP是整個(gè)單元的控制核心，實(shí)現(xiàn)著對(duì)信號(hào)發(fā)生單元源(控制其輸出頻 率)、A/D模塊(采樣控制)、FIF0存儲(chǔ)模塊的控制。本實(shí)施例中的信號(hào)發(fā)生單元采用FPGA 芯片實(shí)現(xiàn)DDS算法，同時(shí)采用延時(shí)疊加法和相位擾動(dòng)法去除雜散；再經(jīng)過(guò)低通橢圓濾波和 鎖相環(huán)濾波后輸出到后續(xù)環(huán)節(jié)。信號(hào)檢測(cè)模塊中，對(duì)數(shù)檢波器比較參考信號(hào)和經(jīng)過(guò)待測(cè)種 子之后的激勵(lì)信號(hào)(即前述阻抗檢測(cè)信號(hào))的幅值比，高精度的相位檢波器獲得上述兩個(gè) 信號(hào)的相位差；信號(hào)檢測(cè)模塊將該幅度比和相位差以電壓形式輸出給高速A/D芯片；FIFO 和DSP構(gòu)成高速采集系統(tǒng)；由于參考信號(hào)的幅值和相位是知曉的，DSP芯片可以根據(jù)已知值 和差值計(jì)算得到阻抗檢測(cè)信號(hào)的幅度A和相位θ，從而獲得待測(cè)種子的阻抗Z = A (cos θ +jsin θ )Z = R+jX其中，R是阻抗的實(shí)部，X是阻抗的虛部。在一定頻率范圍(100Hz 8MHz)下掃頻得到不同頻率的阻抗，將阻抗的實(shí)部作為 橫軸，虛部作為縱軸就得到在不同頻率下X隨著R的變化曲線，即阻抗圖譜。Core-core理 論表明其變化曲線等效于電阻和分布電路的組合。通過(guò)對(duì)等效電路的分析，提取能區(qū)分出 豆類種子發(fā)芽力大小的電容、電阻參數(shù)，即可獲得小麥種子的發(fā)芽能力。此后DSP芯片將各 頻率下的阻抗值和種子能否發(fā)芽的信息傳輸給SRAM、PC機(jī)或顯示屏，根據(jù)需要進(jìn)行存儲(chǔ)或 顯不。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
一種基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置包括信號(hào)發(fā)生單元，掃頻輸出具有相同頻率、幅值和相位的激勵(lì)信號(hào)和參考信號(hào)；其中，所述激勵(lì)信號(hào)輸出給夾持單元，所述參考信號(hào)輸出給阻抗頻譜檢測(cè)單元；夾持單元，包括用于固定待測(cè)種子的固定件和設(shè)置在待測(cè)種子兩側(cè)的電極，輸出表征待測(cè)種子在所述激勵(lì)信號(hào)下的阻抗特性的阻抗檢測(cè)信號(hào)給阻抗頻譜檢測(cè)單元；阻抗頻譜檢測(cè)單元，檢測(cè)掃頻范圍內(nèi)不同頻率的參考信號(hào)和相對(duì)應(yīng)的阻抗檢測(cè)信號(hào)之間的幅值比和相位差，由其計(jì)算得到所述阻抗檢測(cè)信號(hào)的幅值和相位，由此生成掃頻范圍內(nèi)待測(cè)種子的特征阻抗分布曲線，提取所述特征阻抗的特征參數(shù)后獲得待測(cè)種子的發(fā)芽力。
2.如權(quán)利要求1所述的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述 特征參數(shù)為所述特征阻抗的等效電路中的元件參數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述 阻抗頻譜檢測(cè)單元進(jìn)一步包括信號(hào)檢測(cè)模塊，檢測(cè)所述參考信號(hào)與所述阻抗檢測(cè)信號(hào)的幅值比及相位差，并以電壓 形式輸出給A/D轉(zhuǎn)換模塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊，采集所述電壓形式的幅值比和相位差，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出給運(yùn) 算模塊；運(yùn)算模塊，對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算得到不同頻率的激勵(lì)信號(hào)下的阻抗檢測(cè)信 號(hào)的幅值和相位，生成掃頻范圍內(nèi)的阻抗分布曲線，提取特征參數(shù)，獲得待測(cè)種子的發(fā)芽 力；控制模塊，對(duì)所述信號(hào)發(fā)生單元和A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行采樣控制。
4.如權(quán)利要求3所述的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述 阻抗頻譜檢測(cè)單元還包括FIFO存儲(chǔ)模塊，用于暫存A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)，以在所述控制模塊的控制下， 在所述運(yùn)算模塊空閑時(shí)將所述數(shù)字信號(hào)輸出給所述運(yùn)算模塊。
5.如權(quán)利要求3所述的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述 信號(hào)檢測(cè)模塊包括對(duì)數(shù)檢波器和相位檢波器。
6.如權(quán)利要求1所述的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述 裝置還包括信號(hào)調(diào)理模塊，對(duì)所述信號(hào)發(fā)生單元輸出的所述激勵(lì)信號(hào)和參考信號(hào)進(jìn)行去雜散、放 大處理。
7.如權(quán)利要求6所述的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述 信號(hào)調(diào)理模塊通過(guò)延時(shí)疊加法和相位擾動(dòng)法實(shí)現(xiàn)所述去雜散處理。
8.如權(quán)利要求1所述的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述 信號(hào)發(fā)生單元應(yīng)使所述掃頻范圍內(nèi)的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間小于2ns。
9.如權(quán)利要求1所述的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述 信號(hào)發(fā)生單元輸出的激勵(lì)信號(hào)和參考信號(hào)為IOKHz 2MHz的頻率范圍內(nèi)的正弦波信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1所述的基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，其特征在于，所述 信號(hào)發(fā)生單元采用直接數(shù)字頻率合成算法生成所述掃頻信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于阻抗頻譜的豆類種子發(fā)芽力測(cè)量裝置，包括信號(hào)發(fā)生單元，掃頻輸出具有相同頻率、幅值和相位的激勵(lì)信號(hào)和參考信號(hào)；夾持單元，包括用于固定待測(cè)種子的固定件和設(shè)置在待測(cè)種子兩側(cè)的電極，輸出表征待測(cè)種子在所述激勵(lì)信號(hào)下阻抗特性的阻抗檢測(cè)信號(hào)；阻抗頻譜檢測(cè)單元，檢測(cè)掃頻范圍內(nèi)不同頻率的參考信號(hào)和相對(duì)應(yīng)的阻抗檢測(cè)信號(hào)之間的幅值比和相位差，由其計(jì)算得到阻抗檢測(cè)信號(hào)的幅值和相位，由此生成掃頻范圍內(nèi)待測(cè)種子的阻抗分布曲線，提取特征參數(shù)后獲得待測(cè)種子的發(fā)芽力。該裝置在不破壞待測(cè)種子的情況下，快速判斷種子的發(fā)芽能力，極大程度地節(jié)省了人力、物力和時(shí)間。
文檔編號(hào)G01R27/02GK101971726SQ201010264289
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者喬曉軍, 侯瑞鋒, 潘大宇, 王成, 高權(quán) 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心