一種手持式作物葉片電容電阻測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及作物葉片的電特性參數(shù)測量及應(yīng)用領(lǐng)域，具體地說是一種手持式作物葉片電容電阻測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]研究表明，作物的電生理或電特性參數(shù)與其生長、發(fā)育以及環(huán)境適應(yīng)性密切相關(guān)，莖、葉等部位的阻抗、電容、電導(dǎo)率、電位、電流等多種電特性參數(shù)對于作物生長狀況檢測或診斷具有重要的研究和應(yīng)用價值。
[0003]目前，有一些關(guān)于作物葉片電特性參數(shù)的測量、應(yīng)用的研究，其中有代表性的專利或論文包括:馮曉旺論文“毛白楊葉片含水量無損檢測系統(tǒng)研究”，設(shè)計了以SPCE061A單片機為核心構(gòu)成的葉片含水量的無損檢測系統(tǒng)，利用自制的平行板電容傳感器采集葉片電容值，由電容頻率轉(zhuǎn)換電路將電容值轉(zhuǎn)換成頻率值，最終利用頻率與含水量之間的擬合關(guān)系模型進行計算和顯示；郭文川論文“基于電容特性的植物葉片含水率無損檢測儀”，以玉米為研究對象，利用圓形平行板電容傳感器檢測葉片電容，利用FSR402型壓力傳感器測量平行極板對葉片的壓力，以MSP430型單片機為微控制器，設(shè)計了一種基于葉片電容檢測其含水率的儀器；李民贊的發(fā)明專利“一種植物葉片活體電導(dǎo)率檢測裝置及方法”，采用四個探針插入葉片，其中兩個探針輸出恒定的交流電流作用于葉片體，通過測量另兩個探針間的電壓獲得植物葉片的電導(dǎo)率，并進行顯示和存儲；Minzan Li論文“Real-time evaluat1nof corn leaf water content based on the electrical property of leaf，，，以玉米為研究對象，通過插入葉片中的四個針狀電極來檢測電特性，其中兩個電流電極輸出恒定的交流電流作用于葉片體，另兩個電壓電極測量葉片體之間的電壓，用電壓值來反映作物電特性，并估算葉片含水量。
[0004]總的來說，這些工作都很出色，但也存在以下主要局限:(1)測量及后續(xù)應(yīng)用的作物葉片電特性參數(shù)均為一種；(2)沒有考慮實際環(huán)境溫度和濕度對電特性參數(shù)測量的影響。(3)測量電極及夾具制作較為繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種手持式作物葉片電容電阻測量儀，以期能方便快捷準(zhǔn)確地測量活體葉片的多種電參數(shù)，并簡化測量器具，從而為后續(xù)多參數(shù)研究和應(yīng)用提供可靠依據(jù)。
[0006]本實用新型為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0007]本實用新型一種手持式作物葉片電容電阻測量儀的特點是:由測量傳感器模塊和測量控制處理模塊組成，所述測量傳感器模塊包括一個溫濕度傳感器和電容電阻檢測單元；所述電容電阻檢測單元是在一個傳感器夾具的內(nèi)側(cè)面上分別設(shè)置有第一測量電極、第二測量電極和一個壓力傳感器；并使得待測葉片的一面能接觸第一測量電極和壓力傳感器，另一面能接觸第二測量電極；
[0008]所述測量控制處理模塊包括葉片電容/電阻一體化測量電路、壓力預(yù)處理電路、微處理器電路、按鍵電路、顯示電路和電源電路；
[0009]所述葉片電容/電阻一體化測量電路通過所述第一測量電極和第二測量電極獲取待測葉片的等效頻率信號，并傳給所述微處理器電路進行處理，從而獲得待測葉片的電容電阻，并通過所述顯示電路進行顯示；
[0010]所述壓力預(yù)處理電路通過所述壓力傳感器獲取待測葉片在傳感器夾具中受壓轉(zhuǎn)換的電壓信號并傳給所述微處理器電路進行處理，從而獲得待測葉片在傳感器夾具中的壓力，并通過所述顯示電路進行顯示；
[0011]所述溫濕度傳感器用于獲取待測葉片的溫濕度數(shù)字信號并傳給所述微處理器電路進行處理，從而獲得待測葉片的環(huán)境溫濕度，并通過所述顯示電路進行顯示；所述環(huán)境溫濕度用于對所述待測葉片的電容電阻進行補償校正；
[0012]所述按鍵電路用于對所述電容電阻測量儀進行參數(shù)設(shè)置；
[0013]所述電源電路用于為所述電容電阻測量儀供電。
[0014]本實用新型所述的手持式作物葉片電容電阻測量儀的特點也在于:所述葉片電容/電阻一體化測量電路是采用NE555芯片將所述待測葉片的電容電阻轉(zhuǎn)換為頻率信號。
[0015]與已有技術(shù)相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在:
[0016]1、本實用新型采用電容和電阻一體化測量方法，可同時測量作物活體葉片的電容和電阻，提高了測量參數(shù)的種類，有利于后續(xù)使用多種電特性參數(shù)協(xié)同進行作物生長狀況檢測或診斷。
[0017]2、本實用新型在測量葉片電容和葉片電阻的同時，通過環(huán)境溫度和濕度對測量結(jié)果進行補償校正，提高了葉片電容和電阻的測量精度，適用于作物含水量檢測、作物環(huán)境適應(yīng)性研究等領(lǐng)域。
[0018]3、本實用新型設(shè)計了新型的測量電極和傳感器夾具，降低了制作難度，方便測量儀野外使用。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型整體組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實用新型測量電極和傳感器夾具示意圖；
[0021]圖3為本實用新型電容/電阻一體化測量電路原理圖。
【具體實施方式】
[0022]本實施例中，如圖1所示，一種手持式作物葉片電容電阻測量儀是:由測量傳感器模塊和測量控制處理模塊組成，兩個模塊間用導(dǎo)線連接；測量傳感器模塊包括一個溫濕度傳感器和用于放置葉片的電容電阻檢測單元，從而構(gòu)成等效電容和等效電阻；如圖2所示，電容電阻檢測單元是在傳感器夾具的內(nèi)側(cè)面上分別設(shè)置有第一測量電極、第二測量電極和一個壓力傳感器；并使得待測葉片的一面能接觸第一測量電極和壓力傳感器，另一面能接觸第二測量電極；
[0023]如圖1所示，測量控制處理模塊包括葉片電容/電阻一體化測量電路、壓力預(yù)處理電路、微處理器電路、按鍵電路、顯示電路和電源電路；
[0024]葉片電容/電阻一體化測量電路通過第一測量電極和第二測量電極獲取待測葉片的等效頻率信號，并傳給微處理器電路進行處理，從而獲得待測葉片的電容電阻，并通過顯示電路進行顯示；具體的說，如圖3所示，葉片電容/電阻一體化測量電路是采用NE555芯片將待測葉片的電容電阻轉(zhuǎn)換為頻率信號；通過NE555芯片構(gòu)成C/F、R/F轉(zhuǎn)換電路，OUT端連接到微處理器的I/O 口，通過定時器和中斷對接收到的頻率信號進行計數(shù)，實現(xiàn)對葉片電容和電阻的測量。當(dāng)待測葉片放置于兩個測量電極之間時，待測葉片的電容Cx和電阻Rx接入到測量電路中。進行葉片電容測量時，將開關(guān)SW1和開關(guān)SW2都撥到“2”端，則輸出信號的頻率fc與Cx相關(guān)，通過測量頻率fc，計算出葉片電容值Cx。同理，進行葉片電阻測量時，將開關(guān)SW1和開關(guān)SW2都撥到“ 1”端，則輸出信號的頻率fr與Rx相關(guān)，通過測量頻率fr，計算出葉片電阻值Rx。
[0025]壓力預(yù)處理電路通過壓力傳感器將待測葉片在傳感器夾具中所受壓力轉(zhuǎn)換成電壓信號并傳給微處理器電路進行處理，從而獲得待測葉片在傳感器夾具中的壓力，并通過顯示電路進行顯示；壓力傳感器采用電阻式薄膜壓力傳感器FSR402，通過壓力預(yù)處理電路連接到微處理器的A/D輸入端，用于檢測、調(diào)節(jié)施加在葉片上的壓力。
[0026]溫濕度傳感器用于獲取測量時的溫濕度數(shù)字信號并傳給微處理器電路進行處理，從而獲得待測葉片的環(huán)境溫濕度，并通過顯示電路進行顯示；溫濕度傳感器采用SHT21微型數(shù)字式溫濕度傳感器，連接到微處理器的I/O 口，用于測量環(huán)境溫度和濕度，以便通過環(huán)境溫濕度對待測葉片的電容電阻測量值進行補償校正；
[0027]微處理器電路由STC125A60S2單片機及晶振、復(fù)位電路組成，負(fù)責(zé)測量控制和計算;
[0028]按鍵電路由三個按鍵組成，用于對電容電阻測量儀進行參數(shù)設(shè)置；
[0029]顯示電路由IXD12864組成，用于顯示壓力、溫濕度、葉片電容和葉片電阻；
[0030]電源電路由4節(jié)干電池和7805穩(wěn)壓芯片組成，用于為電容電阻測量儀供電。
[0031]具體實施中，如圖2所示，在兩塊10cm*7cm的環(huán)氧樹脂基覆銅板(PCB)上對稱蝕刻兩個直徑2cm的圓形覆銅層，作為測量電極A和測量電極B，同時這兩塊PCB兼做上下傳感器夾具，左邊用鉸鏈固定，右邊用螺絲連接。薄膜壓力傳感器黏貼在下夾具測量電極B旁邊。溫濕度傳感器放置于上夾具外表面。測量時，將活體葉片平放于兩個測量電極之間，閉合上下夾具，根據(jù)壓力傳感器的輸出調(diào)節(jié)螺絲，獲得合適的壓力。
【主權(quán)項】
1.一種手持式作物葉片電容電阻測量儀，其特征是:由測量傳感器模塊和測量控制處理模塊組成，所述測量傳感器模塊包括一個溫濕度傳感器和電容電阻檢測單元；所述電容電阻檢測單元是在一個傳感器夾具的內(nèi)側(cè)面上分別設(shè)置有第一測量電極、第二測量電極和一個壓力傳感器；并使得待測葉片的一面能接觸第一測量電極和壓力傳感器，另一面能接觸第二測量電極； 所述測量控制處理模塊包括葉片電容/電阻一體化測量電路、壓力預(yù)處理電路、微處理器電路、按鍵電路、顯示電路和電源電路； 所述葉片電容/電阻一體化測量電路通過所述第一測量電極和第二測量電極獲取待測葉片的等效頻率信號，并傳給所述微處理器電路進行處理，從而獲得待測葉片的電容電阻，并通過所述顯示電路進行顯示； 所述壓力預(yù)處理電路通過所述壓力傳感器獲取待測葉片在傳感器夾具中受壓轉(zhuǎn)換的電壓信號并傳給所述微處理器電路進行處理，從而獲得待測葉片在傳感器夾具中的壓力，并通過所述顯示電路進行顯示； 所述溫濕度傳感器用于獲取待測葉片的溫濕度數(shù)字信號并傳給所述微處理器電路進行處理，從而獲得待測葉片的環(huán)境溫濕度，并通過所述顯示電路進行顯示；所述環(huán)境溫濕度用于對所述待測葉片的電容電阻進行補償校正； 所述按鍵電路用于對所述電容電阻測量儀進行參數(shù)設(shè)置； 所述電源電路用于為所述電容電阻測量儀供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式作物葉片電容電阻測量儀，其特征是，所述葉片電容/電阻一體化測量電路是采用NE555芯片將所述待測葉片的電容電阻轉(zhuǎn)換為頻率信號。
【專利摘要】本實用新型公開了一種手持式作物葉片電容電阻測量儀，其特征是：由測量傳感器模塊和測量控制處理模塊組成，測量傳感器模塊包括兩個測量電極、一個壓力傳感器、一個溫濕度傳感器和傳感器夾具，測量控制處理模塊包括葉片電容/電阻一體化測量電路、壓力預(yù)處理電路、微處理器電路、按鍵電路、顯示電路和電源電路。本實用新型能方便快捷地測量葉片的多種電參數(shù)，并簡化測量器具，從而為后續(xù)多參數(shù)研究和應(yīng)用提供可靠依據(jù)。
【IPC分類】G01R27/26, G01R27/02
【公開號】CN205067611
【申請?zhí)枴緾N201520869548
【發(fā)明人】江朝暉, 陸元洲, 樓琦, 許正榮, 褚剛秀, 馬友華
【申請人】安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月2日