本實用新型涉及一種植物生理學(xué)實驗裝置，具體地說是一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量裝置。

背景技術(shù)：

莖流是指植物在蒸騰作用下體內(nèi)產(chǎn)生的上升液流，它可以反映植物的生理狀態(tài)。陸生植物分成兩個部分：根和冠，根位于地下，冠位于地上。土壤中的液態(tài)水進入植物的根系后，通過莖的輸導(dǎo)向上運送到達冠層，再由氣孔蒸騰轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水?dāng)U散到大氣中去，在這一過程中，莖中的液體一直處于流動狀態(tài)。水分從根部到大氣的這個連接過程就是植物的莖流。莖流作為一種水分生理指標(biāo)，與土壤水分相比，莖流更能精確監(jiān)測植物體內(nèi)水分狀況，確定單株植株蒸騰耗水量。因此，植物莖流是最重要植物生理指標(biāo)之一，它是研究植物抗旱性、節(jié)水灌溉、植物蒸騰等必不可少的指標(biāo)之一。

植物莖流的檢測方法經(jīng)過了將近百年的研究與發(fā)展，形成了很多體系，例如稱重法和熱量法。在這之中熱技術(shù)是最為廣泛的，使用熱技術(shù)作為基流測量的理論基礎(chǔ)的測量方法，它的主要特點是電加熱元件發(fā)出瞬間的熱脈沖，當(dāng)莖稈內(nèi)液流在一點被加熱，則液流攜帶一部分的熱量向上傳輸，一部分與水體發(fā)生熱交換，還有一部分則以輻射的形式向周圍發(fā)散，根據(jù)熱傳輸與熱平衡理論通過一定的數(shù)學(xué)計算即可求得莖稈的水流通量，即植物的莖流。

傳感器是指能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，其原理是利用物理、化學(xué)及生物效應(yīng)，將被測的物理量、化學(xué)量、生物量等非電量信號轉(zhuǎn)換成便于檢測電信號。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，需要采用大量的傳感器進行作物生長環(huán)境的檢測和調(diào)控，近年來微電子技術(shù)的發(fā)展，傳感器的尺寸越來越小，功能越來越全面，傳感器除了具有感知功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，發(fā)展形成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，極大地降低了傳感器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用成本，推動了傳感器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，由于此類傳感器具有大規(guī)模、無人值守、無中心和自組織性等特點，目前農(nóng)業(yè)中越來越多地采用各種功能的傳感器。

植物在運輸水分的同時也在吸收土壤中的無機離子，這樣莖流其實是含有電解質(zhì)離子的導(dǎo)體，若在植物莖中加一磁場，則電解質(zhì)離子在莖中流動相當(dāng)于切割磁感線，離子流切割磁感線的速率即代表莖流快慢。基于這一原理，測定感應(yīng)電動勢，即能轉(zhuǎn)化為莖流大小。

現(xiàn)有技術(shù)存在的問題：熱技術(shù)法測量莖流雖然擁有諸多優(yōu)點，但仍然存在儀器設(shè)備昂貴，不適廣泛使用與推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)，利用植物莖流所產(chǎn)生的粒子流在磁場切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過測定電動勢的大小轉(zhuǎn)化為莖流的大小，從而實現(xiàn)對莖流的測量。

為了達到上述目的，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案：

一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)，其包括：固定機構(gòu)和測量系統(tǒng)；所述固定機構(gòu)包括：固定桿、螺栓和固定片；所述測量系統(tǒng)包括：電極、導(dǎo)線、電源、靈敏電壓表和電磁鐵。固定桿和固定片形成一個矩形，并通過螺栓固定。電源通過導(dǎo)線連接電磁鐵；電極通過導(dǎo)線連接靈敏電壓表。

優(yōu)選地，所述固定片通過活動鉸接與固定桿連接，以適應(yīng)不同莖粗。

優(yōu)選地，所述固定桿上有長度刻度，能直接讀出兩電磁鐵之間的距離。

優(yōu)選地，所述電磁鐵包括鐵芯和線圈，鐵芯采用硅鋼或者鐵鎳合金制成。

優(yōu)選地，所述線圈的匝數(shù)已知，鐵芯截面積已知，能夠通過電流大小、電磁鐵之間的距離計算出兩電磁鐵之間的磁感應(yīng)強度。

優(yōu)選地，所述電極為針插式電極，長度為0.5-10cm。

一種馬鈴薯莖流測定方法，包括以下操作步驟：

（1）固定電磁鐵：將固定桿套在植物莖上，根據(jù)植物莖粗調(diào)節(jié)固定片距離，并記錄兩電磁鐵之間的距離，連接電源。

（2）安裝電極：根據(jù)左手定則（安培定則）四指方向指向莖流方向（向上），讓磁感線穿過手心，大拇指方向為感應(yīng)電流方向，在大拇指方向的直線上，莖對立的兩側(cè)插入兩個電極，并連接靈敏電壓表。

（3）測定電動勢：接通電磁鐵電源，記錄靈敏電壓表讀數(shù)。

（4）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：準(zhǔn)確稱取6盆馬鈴薯生長期苗和盆的總重量。置于6個不同溫度條件下，安裝上述馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)測定感應(yīng)電動勢，一定時間后測定植株和盆總重，利用質(zhì)量減少量（水分蒸騰量）和感應(yīng)電動勢大小繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（5）測量和計算：將上述馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)安裝在待測植株上，測定感應(yīng)電動勢大小，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線換算成莖流大?。ㄓ谜趄v量表示的莖流）。此外，還可以利用法拉第電磁感應(yīng)原理，推得流體體積公式如下：

式中：

U_e為感應(yīng)電動勢（感應(yīng)電壓），單位為V；

B為磁感應(yīng)強度，單位為T；

D為植物莖直徑即測量電極或電磁鐵之間的距離，單位為m；

Q為莖流體積流量，單位為m³/S 。

該莖流測定儀及測定方法能夠測定包括馬鈴薯在內(nèi)的一切有莖陸生植物的莖流大小。

有益效果：本實用新型以莖流中的離子切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為原理，通過測定感應(yīng)電動勢大小間接測定莖流大小，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、不破壞植物組織，一次安裝后可在較長時間段進行連續(xù)監(jiān)測；并能夠重復(fù)測量，結(jié)果準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1是本實用新型一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)固定機構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)電磁鐵示意圖；

圖4是本實用新型一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)工作原理示意圖。

具體實施方式

為使實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細(xì)說明。這些優(yōu)選實施方式的示例在附圖中進行了例示。附圖中所示和根據(jù)附圖描述的本實用新型的實施方式僅僅是示例性的，并且本實用新型并不限于這些實施方式。

在此，還需要說明的是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本實用新型，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本實用新型的方案密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。

實施例1

本實施例提供了一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)，如圖1-3所示，其包括：固定機構(gòu)和測量系統(tǒng)；所述固定機構(gòu)包括：固定桿1、螺栓2和固定片3；所述測量系統(tǒng)包括：電極4、電源5、靈敏電壓表6和電磁鐵8。固定桿1和固定片3形成一個矩形，并通過螺栓2固定。電源5通過導(dǎo)線連接電磁鐵8；電極4通過導(dǎo)線連接靈敏電壓表6。

其中，所述固定片3通過活動鉸接與固定桿1連接，以適應(yīng)不同莖粗。

其中，所述固定桿1上有長度刻度，能直接讀出兩電磁鐵之間的距離。

其中，所述電磁鐵8包括鐵芯12和線圈9，鐵芯12采用硅鋼或者鐵鎳合金制成。

其中，所述線圈9的匝數(shù)已知，鐵芯12截面積已知，能夠通過電流大小、電磁鐵8之間的距離計算出兩電磁鐵8之間的磁感應(yīng)強度。

其中，所述電極4為針插式電極，長度為1cm。

實施例2

本實施例提供了一種馬鈴薯莖流測定方法，如圖1-4所示，該測定方法包括以下操作步驟：

（1）固定電磁鐵8：將固定桿1套在植物莖7上，根據(jù)植物莖7粗調(diào)節(jié)固定片3距離，并記錄兩電磁鐵8之間的距離，連接電源5。

（2）安裝電極4：根據(jù)左手定則（安培定則）四指方向指向莖流方向10（向上），讓磁感線11穿過手心，大拇指方向為感應(yīng)電流方向，在大拇指方向的直線上，莖7對立的兩側(cè)插入兩個電極4，并連接靈敏電壓表6。

（3）測定電動勢：接通電磁鐵8的電源5，記錄靈敏電壓表6讀數(shù)。

（4）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：準(zhǔn)確稱取6盆馬鈴薯生長期苗和盆的總重量。置于6個15、20、25、30、35、40℃溫度條件下，安裝上述馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)測定感應(yīng)電動勢，一定時間后測定植株和盆總重，利用質(zhì)量減少量（水分蒸騰量）和感應(yīng)電動勢大小繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（5）測量和計算：將上述馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)安裝在待測植株上，測定感應(yīng)電動勢大小，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線換算成莖流大?。ㄓ谜趄v量表示的莖流）。此外，還可以利用法拉第電磁感應(yīng)原理，推得流體體積公式如下：

式中：

U_e為感應(yīng)電動勢（感應(yīng)電壓），單位為V；

B為磁感應(yīng)強度，單位為T；

D為植物莖直徑即測量電極或電磁鐵之間的距離，單位為m；

Q為莖流體積流量，單位為m³/S 。

該莖流測定儀及測定方法能夠測定包括馬鈴薯在內(nèi)的一切有莖陸生植物的莖流大小。

綜上所述，本實用新型實施例提供了一種馬鈴薯莖流電磁傳感測量系統(tǒng)，利用植物莖流所產(chǎn)生的粒子流在磁場切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過測定電動勢的大小轉(zhuǎn)化為莖流的大小，從而實現(xiàn)對莖流的測量。

以上所述僅是本申請的具體實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本申請的保護范圍。