專利名稱：一種溫室作物氮鉀含量測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于溫室制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種溫室作物氮鉀含量測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
溫室生產(chǎn)出產(chǎn)量大、需肥量多、土壤肥力消耗高，施肥主要由人工控制經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氮、鉀等主要營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)和缺素癥狀，直接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。有些生產(chǎn)者為了避免缺素問(wèn)題的發(fā)生，過(guò)量施用氮、鉀肥，不僅造成肥料的浪費(fèi)和環(huán)境的面源污染，而且也會(huì)引起作物品質(zhì)的降低，甚至減產(chǎn)。傳統(tǒng)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷方式都是以生產(chǎn)者經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室常規(guī)測(cè)試為主，憑經(jīng)驗(yàn)診斷營(yíng)養(yǎng)豐缺的不足之處是需要到癥狀比較明顯時(shí)才能做出判斷，而此時(shí)可能已經(jīng)對(duì)作物造成了傷害，有些作物因?yàn)榉柿线^(guò)量或不足會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害；并且人工診斷存在主觀性和個(gè)體差異性，容易發(fā)生誤診。實(shí)驗(yàn)室常規(guī)測(cè)試方法主要有葉色卡片法、化學(xué)診斷法、肥料窗口施用診斷法和酶學(xué)診斷法等，這些傳統(tǒng)的測(cè)試手段會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生破壞，影響作物生長(zhǎng)，而且在取樣、測(cè)定、數(shù)據(jù)分析等方面需要耗費(fèi)大量的人力、物力，時(shí)效性差。微電極測(cè)量營(yíng)養(yǎng)離子濃度快速、方便，中國(guó)專利號(hào)為200820228434. 7中公開(kāi)了一種硝酸根離子選擇性微電極，中國(guó)專利號(hào)為200820228429. 6中公開(kāi)了一種銨離子選擇性復(fù)合微電極，尹曉明等2009年在《植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)》第15卷第3期公開(kāi)了一種雙阻銨根離子選擇性微電極測(cè)定水稻葉片細(xì)胞中銨根離子的濃度，賈莉君等2005年在《土壤學(xué)報(bào)》第42卷第3期公開(kāi)了一種雙阻離子選擇性測(cè)定活體不結(jié)球小白菜葉片細(xì)胞中硝酸根離子的濃度，這些方案的不足之處是只能檢測(cè)銨根離子或硝酸根離子單一離子的濃度，而作物體內(nèi)同時(shí)存在多種離子，會(huì)給離子選擇性電極帶來(lái)干擾；營(yíng)養(yǎng)虧缺會(huì)引起植株體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)元素離子發(fā)生顯著的變化，且營(yíng)養(yǎng)元素離子濃度之間相互影響明顯，所以只檢測(cè)單一離子 濃度，無(wú)法消除主要干擾離子的影響，無(wú)法反應(yīng)作物真實(shí)的營(yíng)養(yǎng)狀況。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種溫室作物氮鉀含量測(cè)量裝置，可同時(shí)測(cè)量作物體內(nèi)微小區(qū)域的硝酸根離子、銨根離子和鉀離子的濃度，提高檢測(cè)的精度。本實(shí)用新型溫室作物氮鉀含量測(cè)量裝置采用的技術(shù)方案是包括一個(gè)由四根微玻璃管軸向平行地緊密連接在一起形成的溫室作物氮鉀測(cè)量電極，溫室作物氮鉀測(cè)量電極拉制成錐形，四根微玻璃管中分別充有硝酸根離子敏感齊 、參比內(nèi)充液、銨根離子敏感劑和鉀離子敏感劑，三種所述敏感劑上液面分別充有相應(yīng)的硝酸根離子內(nèi)充液、銨根離子內(nèi)充液、鉀離子內(nèi)充液，四種所述內(nèi)充液中分別插有相應(yīng)的硝酸根離子信號(hào)線、銨根離子信號(hào)線、鉀離子信號(hào)線的一端，每根所述信號(hào)線的另一端均伸出微玻璃管外且并行電連接多路復(fù)用器，多路復(fù)用器分別連接儀表放大器和微處理器，微處理器分別連接儀表放大器和模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器，模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器連接基準(zhǔn)電壓源。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案后的有益效果是I、可以同時(shí)快速地測(cè)量溫室作物微小區(qū)域硝酸根離子、銨根離子和鉀離子的濃度，并對(duì)這三種離子之間的相互影響進(jìn)行修正；2、三種營(yíng)養(yǎng)成分同時(shí)測(cè)量，可以對(duì)作物硝酸根離子、銨根離子和鉀離子等營(yíng)養(yǎng)元素之間的拮抗作用進(jìn)行解耦，為精確判斷作物營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)提供檢測(cè)方法和工具；3、可以對(duì)作物進(jìn)行活體測(cè)量。

圖I為本實(shí)用新型溫室作物氮鉀含量測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1.溫室作物氮鉀測(cè)量電極；2.多路復(fù)用器；3.儀表放大器；4.模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器；5.基準(zhǔn)電壓源；6.微處理器；7.指示燈；8.液晶屏；9.鍵盤。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型包括一個(gè)溫室作物氮鉀測(cè)量電極1，溫室作物氮鉀測(cè)量電極1，由四根微玻璃管軸向平行地緊密連接在一起形成，將溫室作物氮鉀測(cè)量電極I的下端拉制成錐形。將拉制好的四根微玻璃管的內(nèi)壁均進(jìn)行常規(guī)硅烷化處理，并在150°c溫度下連續(xù)烘烤60分鐘 120分鐘。在四根微玻璃管中的其中第一根微玻璃管錐端充入液柱長(zhǎng)度為O. Imm Imm的硝酸根尚子敏感劑，然后充入液柱長(zhǎng)度為5mm 30mm的硝酸根尚子內(nèi)充液，硝酸根尚子內(nèi)充液與硝酸根離子敏感劑液面相連；再將硝酸根離子信號(hào)線的一端插入硝酸根離子內(nèi)充液中，另一端伸出微玻璃管并在管口用密封膠固定。同樣，在四根微玻璃管中的第二根微玻璃管前部充入液柱長(zhǎng)度為5mm 31mm的參比內(nèi)充液,將參比信號(hào)線的一端插入?yún)⒈葍?nèi)充液中，另一端伸出微玻璃管并在管口用密封膠固定。在四根微玻璃管中的第三根微玻璃管尖端充入液柱長(zhǎng)度為O. Imm Imm的銨根離子敏感劑,然后充入液柱長(zhǎng)度為5mm 30mm的銨根離子內(nèi)充液，銨根離子內(nèi)充液與銨根離子敏感劑液面相連，再將銨根離子信號(hào)線的一端插入銨根離子內(nèi)充液，另一端伸出微玻璃管并在管口用密封膠固定。在四根微玻璃管中的第四根微玻璃管尖端充入液柱長(zhǎng)度為O. Imm Imm的鉀離子敏感劑，然后充入液柱長(zhǎng)度為5mm 30mm的鉀離子內(nèi)充液，鉀離子內(nèi)充液與鉀離子敏感劑液面相連，再將鉀離子信號(hào)線的一端插入鉀離子內(nèi)充液中，另一端伸出微玻璃管并在管口用密封膠固定。其中，硝酸根離子敏感劑為Sigma-Aldrich公司的Ammonium ionophore I -cocktail A,銨根離子敏感劑為 Sigma-Aldrich 公司的 Nitrate ionophore - cocktailA,鉀離子敏感劑為Sigma-Aldrich公司的Sodium ionophore I - cocktail A。四根微玻璃管為Hilgenberg公司的四管微玻璃管，硝酸根離子內(nèi)充液為50mM的KCl和50mM的KNO3的混合溶液；參比內(nèi)充液為200mM的KCl溶液；銨根離子內(nèi)充液為50mM的KCl溶液；鉀離子內(nèi)充液為50mM的KCl溶液；硝酸根離子信號(hào)線、參比信號(hào)線、銨根離子信號(hào)線和鉀離子信號(hào)線均使用純度99%、直徑為0. 3mm的銀線用常規(guī)電鍍方法制成的Ag/AgCl絲，密封膠為環(huán)氧樹(shù)脂。溫室作物氮鉀測(cè)量電極I的伸出微玻璃管的硝酸根離子信號(hào)線、參比信號(hào)線、銨根離子信號(hào)線和鉀離子信號(hào)線并行電連接多路復(fù)用器2的輸入端，多路復(fù)用器2的輸出端分別連接儀表放大器3和微處理器6，儀表放大器3分別連接微處理器6和模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器4，即多路復(fù)用器2、儀表放大器3、模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器4、微處理器6依次電連接，同時(shí)多路復(fù)用器2、儀表放大器3、指示燈7、液晶屏8和鍵盤9均與微處理器6直接電連接；模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器4還分別直接連接微處理器6和基準(zhǔn)電壓源5。微處理器6還以不同的端口分別連接指示7、液晶屏8和鍵盤9。除溫室作物氮鉀測(cè)量電極I外，可將上述所有元件均制作在一塊電路板上。多路復(fù)用器2可選用市售的多路差分復(fù)用器,例如ADG1209 ;儀表放大器3可選用市售的儀表放大器，例如AD8253 ;模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器4可選用市售的16位或24位的模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器，例如AD7612 ;基準(zhǔn)電壓源5可選用市售的低噪聲基準(zhǔn)電壓源，例如ADR445 ;微處理器6可選用市售內(nèi)部帶20k以上程序存儲(chǔ)器、2k以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的8位、16 位或32位微處理器，如Atmegal28 ;指示燈7可選用市售的發(fā)光二極管，液晶屏8可選用市售的128*64的點(diǎn)陣液晶屏，鍵盤9可選用普通的4*4小鍵盤。采用圖I所示的裝置測(cè)量溫室作物氮鉀含量時(shí)，先將溫室作物氮鉀測(cè)量電極I下端錐端插入溫室作物待測(cè)部位，通過(guò)鍵盤9輸入開(kāi)始測(cè)量指令，微處理器6發(fā)出信號(hào)放大倍數(shù)指令給儀表放大器3，并發(fā)出模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換初始化指令給模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器4。然后，微處理器6發(fā)出通道選擇指令給多路復(fù)用器2，選擇硝酸根離子信號(hào)通道，在硝酸根離子信號(hào)線與參比信號(hào)線之間產(chǎn)生硝酸根離子濃度信號(hào)電壓VI，同時(shí)啟動(dòng)模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器4對(duì)硝酸根離子信號(hào)電壓Vl進(jìn)行模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換，指示燈7顯示閃爍；模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器4每完成一次模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換即將硝酸根離子信號(hào)電Vl壓傳給微處理器6。微處理器6在獲得程序設(shè)定的N個(gè)(比如N = 3,5,7,……，31)硝酸根離子信號(hào)電壓Vl數(shù)據(jù)后，開(kāi)始判斷信號(hào)電壓是否穩(wěn)定先對(duì)最新的N個(gè)信號(hào)電壓數(shù)據(jù)求平均值，然后將最新收到的信號(hào)電壓數(shù)據(jù)與平均值進(jìn)行比較，如果差值大于程序設(shè)定值(比如平均值的O. 5%、平均值的10%)，則硝酸根離子信號(hào)電壓Vl不穩(wěn)定，繼續(xù)對(duì)硝酸根離子信號(hào)通道進(jìn)行采樣和判斷；否則，保存最新的N個(gè)信號(hào)電壓數(shù)據(jù)的平均值作為硝酸根離子信號(hào)通道的硝酸根離子濃度信號(hào)電壓Vl的讀數(shù)。同樣，微處理器6發(fā)出通道選擇指令給多路復(fù)用器2，選擇銨根離子信號(hào)通道，在銨根離子信號(hào)線與參比信號(hào)線之間產(chǎn)生銨根離子濃度信號(hào)電壓V2，采用與上述選擇硝酸根離子信號(hào)通道類似的步驟方法獲得銨根離子信號(hào)通道的銨根離子濃度信號(hào)電壓V2的讀數(shù)；微處理器6發(fā)出通道選擇指令給多路復(fù)用器2，選擇鉀離子信號(hào)通道，在鉀離子信號(hào)線與參比信號(hào)線之間產(chǎn)生鉀離子濃度信號(hào)電壓V3，與上述選擇硝酸根離子信號(hào)通道類似的步驟方法獲得鉀離子信號(hào)通道的鉀離子濃度信號(hào)電壓V3的讀數(shù)。最后，微處理器6根據(jù)以下公式(I)、公式(2)和公式(3)，消除離子間相互干擾的影響，計(jì)算出作物被測(cè)部位的硝酸根離子、銨根離子和鉀離子的濃度，并在液晶屏8中進(jìn)行顯示，同時(shí)指示燈7長(zhǎng)亮，表示測(cè)量結(jié)束；Ig (硝酸根離子濃度)=kllXVl + kl2XV2 + kl3XV3 + ell + e12 + e13
(I)[0024]其中kll為硝酸根離子敏感系數(shù)，kl2為銨根離子對(duì)硝酸根離子的干擾系數(shù)，kl3為鉀離子對(duì)硝酸根離子的干擾系數(shù)，ell為硝酸根離子誤差項(xiàng)，el2為銨根離子對(duì)硝酸根離子的干擾誤差項(xiàng)，el3為鉀離子對(duì)硝酸根離子的干擾誤差項(xiàng)；Ig (銨根離子濃度)=k21XVl + k22XV2 + k23XV3 + e21 + e22 + e23
(2)其中k21為硝酸根離子對(duì)銨根離子的干擾系數(shù)，k22為銨根離子敏感系數(shù)，k23為鉀離子對(duì)銨根離子的干擾系數(shù)，e21為硝酸根離子對(duì)銨根離子的干擾誤差項(xiàng)，e22為銨根離子誤差項(xiàng)，e23為鉀離子對(duì)銨根離子的干擾誤差項(xiàng)；Ig (鉀離子濃度)=k31XVl + k32XV2 + k33XV3 + e31 + e32 + e33
(3)其中k31為硝酸根離子對(duì)鉀離子的干擾系數(shù)，k32為銨根離子對(duì)鉀離子的干擾系數(shù)，k33為鉀離子敏感系數(shù)，e31為硝酸根離子對(duì)鉀離子的干擾誤差項(xiàng)，e32為銨根離子對(duì)鉀離子的干擾誤差項(xiàng)，e33為鉀離子誤差項(xiàng)。在用溫室作物氮鉀測(cè)量電極I插入不同濃度或不同成分的標(biāo)準(zhǔn)溶液前，應(yīng)先用電阻率大于18ΜΩ ·cm的超純水清洗干凈并擦干。將溫室作物氮鉀測(cè)量電極的下端錐端插入溫室作物待測(cè)部位后，在硝酸根離子信號(hào)線與參比信號(hào)線之間產(chǎn)生硝酸根離子濃度信號(hào)電壓VI，在銨根離子信號(hào)線與參比信號(hào)線之間產(chǎn)生銨根離子濃度信號(hào)電壓V2，在鉀離子信號(hào)線與參比信號(hào)線之間產(chǎn)生鉀離子濃度信號(hào)電壓V3，利用V1、V2和V3分別計(jì)算各離子濃度Ig (硝酸根離子濃度)=kll XVl + kl2XV2 + kl3XV3 + ell + e12 + e13
(I)其中kll為硝酸根離子敏感系數(shù)，kl2為銨根離子對(duì)硝酸根離子的干擾系數(shù)，kl3為鉀離子對(duì)硝酸根離子的干擾系數(shù)，ell為硝酸根離子誤差項(xiàng)，el2為銨根離子對(duì)硝酸根離子的干擾誤差項(xiàng)，el3為鉀離子對(duì)硝酸根離子的干擾誤差項(xiàng)；lg(銨根離子濃度)=k21XVl + k22XV2 + k23XV3 + e21 + e22 + e23 (2)其中k21為硝酸根離子對(duì)銨根離子的干擾系數(shù)，k22為銨根離子敏感系數(shù)，k23為鉀離子對(duì)銨根離子的干擾系數(shù)，e21為硝酸根離子對(duì)銨根離子的干擾誤差項(xiàng)，e22為銨根離子誤差項(xiàng)，e23為鉀離子對(duì)銨根離子的干擾誤差項(xiàng)；Ig (鉀離子濃度)=k31XVl + k32XV2 + k33XV3 + e31 + e32 + e33
(3)其中k31為硝酸根離子對(duì)鉀離子的干擾系數(shù)，k32為銨根離子對(duì)鉀離子的干擾系數(shù)，k33為鉀離子敏感系數(shù)，e31為硝酸根離子對(duì)鉀離子的干擾誤差項(xiàng)，e32為銨根離子對(duì)鉀離子的干擾誤差項(xiàng)，e33為鉀離子誤差項(xiàng)。上述公式(I) - (3)中硝酸根離子電極部分的各個(gè)參數(shù)kll、kl2、kl3、ell、el2、el3、kll、k21、k22、e21、e22、e23、k31、k32、e31、e32、e33 的確定方法如下將溫室作物氮鉀測(cè)量電極I插入不同濃度或不同成分的標(biāo)準(zhǔn)溶液前，應(yīng)先用電阻率大于18ΜΩ · cm的超純水清洗干凈并擦干。對(duì)于硝酸根離子測(cè)量電極部分，先利用濃度已知的硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn) 溶液對(duì)公式(I)中kll、kl2、kl3、ell、el2和el3進(jìn)行標(biāo)定，則公式(I)變化為Ig (硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度)=kll XVl + kl2XV2 + kl3XV3 + ell + el2+ el3 (4)[0038]將制作好的溫室作物氮鉀測(cè)量電極I按次序依次插入濃度為O. 01mM、0. ImMUmMUO mM和100 mM的硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中，待硝酸根離子濃度信號(hào)電壓Vl穩(wěn)定后，記錄硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度和對(duì)應(yīng)的Vl值，共5組標(biāo)定數(shù)據(jù)。溶液中不存在銨根離子和鉀離子，可令公式(4)中kl2、kl3、el2和el3為O，則公式(4)簡(jiǎn)化為Ig (硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度)=kll X Vl + ell(5)這樣，公式(5)轉(zhuǎn)化為確定kll和ell，將測(cè)量得到的Vl值代入公式(5)，不同的kll和ell，可以得到不同的硝酸根離子濃度計(jì)算值。采用最小二乘法，以誤差平方和最小為原則，即5組標(biāo)定數(shù)據(jù)的硝酸根離子濃度計(jì)算值與對(duì)應(yīng)的硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的差值的平方和最小為原則，計(jì)算出kll和ell。在O. 01mM、0. ImMU mM、10 mM和100 mM的硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入銨根離子，使溶液中銨根離子濃度達(dá)到O. 01mM、0. lmM、l mM、10 mM和100 mM,在每種濃度組合下均記 錄一次硝酸根離子濃度、硝酸根離子濃度信號(hào)電壓Vl值和銨根離子濃度信號(hào)電壓V2值，共25組標(biāo)定數(shù)據(jù)。溶液中不存在鉀離子，可令公式(4)中kl3和el3為O，則公式(4)簡(jiǎn)化為Ig (硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度)= kllXVl + kl2XV2 + ell + el2 (6)由于上述已經(jīng)確定了 kll和ell，這樣，公式(6)化為確定kl2和el2。將測(cè)量得到的Vl值和V2值代入公式(6)，不同的kl2和el2，可以得到不同的硝酸根離子濃度計(jì)算值。采用最小二乘法，以誤差平方和最小為原則，即25組標(biāo)定數(shù)據(jù)的硝酸根離子濃度計(jì)算值與對(duì)應(yīng)的硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的差值的平方和最小為原則，計(jì)算出kl2和el2。在O. 01mM、0. ImMU mM、10 mM和100 mM的硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入鉀離子，使溶液中鉀離子濃度達(dá)到O. 01mM、0. lmM、l mM、10 mM和100 mM,在每種濃度組合下均記錄一次硝酸根離子濃度、硝酸根離子濃度信號(hào)電壓Vl值、銨根離子濃度信號(hào)電壓V2值和鉀離子濃度信號(hào)電壓V3值，共25組標(biāo)定數(shù)據(jù)，代入已確定的kl I、kl2、e 11和e 12到公式(4 )中，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為kl3和el3的確定。將測(cè)量得到的Vl值、V2值和V3值代入公式(4)，不同的kl3和el3，可以得到不同的硝酸根離子濃度計(jì)算值。采用最小二乘法，以誤差平方和最小為原貝U，即25組標(biāo)定數(shù)據(jù)的硝酸根離子濃度計(jì)算值與對(duì)應(yīng)的硝酸根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的差值的平方和最小為原則，計(jì)算出kl3和el3。同理，參數(shù)k21、k22、e21、e22、e23、k31、k32、e31、e32、e33 的確定方法與上述的kll、kl2、kl3、ell、el2、el3、kll的確定方法類似，以下分別作說(shuō)明銨根離子測(cè)量電極部分，利用濃度已知的銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)公式(2)中k21、k22、k23、e21、e22和e23進(jìn)行確定，公式(2)變化為Ig (銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度)=k21XVl + k22XV2 + k23XV3 + e21 + e22 +e23 (7)將制作好的溫室作物氮鉀測(cè)量電極I按次序依次插入濃度為O. 01mM、0. ImMUmMUO mM和100 mM的銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中，待銨根離子濃度信號(hào)電壓V2穩(wěn)定后，記錄銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度和對(duì)應(yīng)的V2值，共5組標(biāo)定數(shù)據(jù)。溶液中不存在硝酸根離子和鉀離子，可令公式(7)中k21、k23、e21和e23為O，則公式(7)簡(jiǎn)化為Ig (銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度)=k22XV2 + e22(8)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為確定k22和e22。將測(cè)量得到的V2值代入公式(8)，不同的k22和e22，可以得到不同的銨根離子濃度計(jì)算值。采用最小二乘法，以誤差平方和最小為原則，即5組標(biāo)定數(shù)據(jù)的銨根離子濃度計(jì)算值與對(duì)應(yīng)的銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的差值的平方和最小為原則，計(jì)算出k22和e22 ；在O. 01mM、0. ImMU mM、10 mM和100 mM的銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入硝酸根離子，使溶液中硝酸根離子濃度達(dá)到O. 01mM、0. lmM、l mM、10 mM和100 mM,在每種濃度組合下均記錄一次銨根離子濃度、硝酸根離子濃度信號(hào)電壓Vl值和銨根離子濃度信號(hào)電壓V2值，共25組標(biāo)定數(shù)據(jù)。溶液中不存在鉀離子，可令公式(7)中k23和e23為0，則公式(7)簡(jiǎn)化為Ig (銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度)=k21XVl + k22XV2 + e21 + e22 (9)k22和e22已經(jīng)確定，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為確定k21和e21。將測(cè)量得到的Vl值和V2值代 入公式(9)，不同的k21和e21，可以得到不同的銨根離子濃度計(jì)算值。采用最小二乘法，以誤差平方和最小為原則，即25組標(biāo)定數(shù)據(jù)的銨根離子濃度計(jì)算值與對(duì)應(yīng)的銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的差值的平方和最小為原則，計(jì)算出k21和e21 ；在O. 01mM、0. lmM、l mM、10 mM和100 mM的銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入鉀離子,使溶液中鉀離子濃度達(dá)到O. 01mM、0. lmM、l mM、10 mM和100 mM,在每種濃度組合下均記錄一次銨根離子濃度、硝酸根離子濃度信號(hào)電壓Vl值、銨根離子濃度信號(hào)電壓V2值和鉀離子濃度信號(hào)電壓V3值，共25組標(biāo)定數(shù)據(jù)，代入已確定的k21、k22、e21和e22到公式(7)中，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為k23和e23的確定。將測(cè)量得到的Vl值、V2值和V3值代入公式(7)，不同的k23和e23，可以得到不同的銨根離子濃度計(jì)算值。采用最小二乘法，以誤差平方和最小為原則，即25組標(biāo)定數(shù)據(jù)的銨根離子濃度計(jì)算值與對(duì)應(yīng)的銨根離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的差值的平方和最小為原則，計(jì)算出k23和e23 ；鉀離子測(cè)量電極部分，利用濃度已知的鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)公式(3)中k31、k32、k33、e31、e32和e33進(jìn)行確定，公式(3)變化為Ig (鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度)=k31XVl + k32XV2 + k33XV3 + e31 + e32 + e33
(10)將制作好的溫室作物氮鉀測(cè)量電極I按次序依次插入濃度為O. 01mM、0. ImMUmM、10 mM和100 mM的鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中，待鉀離子濃度信號(hào)電壓V3穩(wěn)定后，記錄鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度和對(duì)應(yīng)的V3值，共5組標(biāo)定數(shù)據(jù)。溶液中不存在硝酸根離子和銨根離子，可令公式(10)中k31、k32、e31和e32為0，則公式(10)簡(jiǎn)化為Ig (鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度)=k33XV3 + e33(11)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為確定k33和e33。將測(cè)量得到的鉀離子濃度信號(hào)電壓V3值代入公式
(11)，不同的k33和e33，可以得到不同的鉀離子濃度計(jì)算值。采用最小二乘法，以誤差平方和最小為原則，即5組標(biāo)定數(shù)據(jù)的鉀離子濃度計(jì)算值與對(duì)應(yīng)的鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的差值的平方和最小為原則，計(jì)算出k33和e33 ；在O. 01mM、0. ImMU mM、10 mM和100 mM的鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入硝酸根離子，使溶液中硝酸根離子濃度達(dá)到O. 01mM、0. lmM、l mM、10 mM和100 mM,在每種濃度組合下均記錄一次鉀離子濃度、硝酸根離子濃度信號(hào)電壓Vl值和鉀離子濃度信號(hào)電壓V3值，共25組標(biāo)定數(shù)據(jù)。溶液中不存在銨根離子，可令公式(10)中k32和e32為0，則公式(10)簡(jiǎn)化為Ig (鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度)= k31XVl + k33XV3 + e31 + e33 (12)k33和e33已經(jīng)確定，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為確定k31和e31。將測(cè)量得到的Vl值和V3值代入公式(12)，不同的k31和e31，可以得到不同的鉀離子濃度計(jì)算值。采用最小二乘法，以誤差平方和最小為原則，即25組標(biāo)定數(shù)據(jù)的鉀離子濃度計(jì)算值與對(duì)應(yīng)的鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的差值的平方和最小為原則，計(jì)算出k31和e31 ； 在O. 01mM、0. lmM、l mM、10 mM和100 mM的鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入銨根離子,使溶液中銨根離子濃度達(dá)到O. 01mM、0. lmM、l mM、10 mM和100 mM,在每種濃度組合下均記錄一次鉀離子濃度、硝酸根離子濃度信號(hào)電壓Vl值、銨根離子濃度信號(hào)電壓V2值和鉀離子濃度信號(hào)電壓V3值，共25組標(biāo)定數(shù)據(jù)，代入已確定的k31、k33、e31和e33到公式(10)中，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為k32和e32的確定。代入已獲得的k31、k33、e31和e33，將測(cè)量得到的Vl值、V2值和V3值代入公式(10)，不同的k32和e32，可以得到不同的鉀離子濃度計(jì)算值。采用最小 二乘法，以誤差平方和最小為原則，即25組標(biāo)定數(shù)據(jù)的鉀離子濃度計(jì)算值與對(duì)應(yīng)的鉀離子標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的差值的平方和最小為原則，計(jì)算出k32和e32。
權(quán)利要求1.一種溫室作物氮鉀含量測(cè)量裝置，包括一個(gè)由四根微玻璃管軸向平行地緊密連接在一起形成的溫室作物氮鉀測(cè)量電極(I )，溫室作物氮鉀測(cè)量電極(I)拉制成錐形，其特征是四根微玻璃管中分別充有硝酸根離子敏感劑、參比內(nèi)充液、銨根離子敏感劑和鉀離子敏感劑，三種所述敏感劑上液面分別充有相應(yīng)的硝酸根離子內(nèi)充液、銨根離子內(nèi)充液、鉀離子內(nèi)充液，四種所述內(nèi)充液中分別插有相應(yīng)的硝酸根離子信號(hào)線、銨根離子信號(hào)線、鉀離子信號(hào)線的一端，每根所述信號(hào)線的另一端均伸出微玻璃管外且并行電連接多路復(fù)用器(2)，多路復(fù)用器(2)分別連接儀表放大器(3)和微處理器(6)，微處理器(6)分別連接儀表放大器(3)和模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器(4)，模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換器(4)連接基準(zhǔn)電壓源(5)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種溫室作物氮鉀含量測(cè)量裝置，包括一個(gè)由四根微玻璃管軸向平行地緊密連接在一起形成的溫室作物氮鉀測(cè)量電極，四根微玻璃管中分別充有敏感劑和參比內(nèi)充液，三種敏感劑上液面分別充有相應(yīng)的硝酸根離子、銨根離子、鉀離子內(nèi)充液，四種內(nèi)充液中分別插有相應(yīng)的信號(hào)線一端，每根信號(hào)線另一端并行電連接多路復(fù)用器，多路復(fù)用器分別連接儀表放大器和微處理器，在硝酸根離子、銨根離子、鉀離子信號(hào)線與參比信號(hào)線之間分別產(chǎn)生硝酸根離子濃度、銨根離子濃度、鉀離子濃度的信號(hào)電壓，根據(jù)公式分別計(jì)算待測(cè)部位的硝酸根離子、銨根離子和鉀離子的濃度；可同時(shí)快速地測(cè)量微小區(qū)域三種離子的濃度，并對(duì)三種離子之間的相互影響進(jìn)行修正。
文檔編號(hào)G01N27/333GK202383104SQ20112045618
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者倪紀(jì)恒, 姚舟華, 左志宇, 張曉東, 朱文靜, 毛罕平, 胡靜, 鄒升, 韓綠化 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)