基于熱擴(kuò)散探針的便攜式植物液流監(jiān)測(cè)儀研究
發(fā)布時(shí)間:2024-05-19 12:51
液流是植物重要的生理指標(biāo),在蒸騰耗水規(guī)律研究及相關(guān)應(yīng)用中需要對(duì)液流進(jìn)行長(zhǎng)期、精準(zhǔn)的在線監(jiān)測(cè)。針對(duì)國(guó)外商用液流儀價(jià)格偏高,模塊化液流儀在體積、性能、野外供電及通信等方面存在諸多不足的問(wèn)題,運(yùn)用集成化設(shè)計(jì)理念,設(shè)計(jì)了一款基于熱擴(kuò)散原理的便攜式植物液流監(jiān)測(cè)儀。采用嵌入式微處理器STM32作為主控芯片,以AD620和OP07組成的低噪聲精密放大電路為核心,設(shè)計(jì)了探針恒流加熱、SD卡存儲(chǔ)及GPRS通信、太陽(yáng)能供電和電量監(jiān)測(cè)報(bào)警等電路,運(yùn)用迭代算法獲得當(dāng)天測(cè)量電壓最大值,即時(shí)計(jì)算出植物液流密度。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和對(duì)比試驗(yàn)表明,該儀器性能穩(wěn)定,顯示、存儲(chǔ)、讀取、傳輸和報(bào)警等功能正常,測(cè)得的液流密度數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,與對(duì)比儀器DeltaT數(shù)據(jù)采集儀測(cè)得結(jié)果具有良好的一致性。雙探針監(jiān)測(cè)時(shí),在沒(méi)有光照的情況下可連續(xù)工作7 d,在有光照天氣情況下可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)工作。該液流儀性價(jià)比高、使用方便、通道易于擴(kuò)展,可替代進(jìn)口產(chǎn)品,在植物水分傳輸及利用研究、森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境變化的影響監(jiān)測(cè)以及城市綠地水分管理等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
【文章頁(yè)數(shù)】:7 頁(yè)
【部分圖文】:
本文編號(hào):3978060
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圖1便攜式TDP液流儀結(jié)構(gòu)框圖
根據(jù)上述原理,設(shè)計(jì)的便攜式TDP液流儀由5部分組成,如圖1所示,分別為TDP探針、恒流源加熱模塊、信號(hào)放大模塊、數(shù)據(jù)采集顯示存儲(chǔ)發(fā)送模塊、供電模塊。經(jīng)恒流源加熱的TDP探針輸出微弱電壓信號(hào),經(jīng)過(guò)精密放大后傳給主控微處理器,通過(guò)迭代運(yùn)算和公式運(yùn)算得出液流密度,然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、S....
圖2恒流源加熱電路
可知,通過(guò)調(diào)節(jié)電位器R2即可獲得需要的穩(wěn)定電壓和恒定電流。1.3信號(hào)放大模塊
圖3信號(hào)放大電路
Ri———反相放大電路的輸入電阻3級(jí)放大電路的總增益為3000倍,AD620的增益設(shè)為20,即RG=2.6kΩ,第2級(jí)反相放大增益為15,第3級(jí)反相放大增益為10,即Rf1=15kΩ,Rf2=10kΩ,Ri=1kΩ。
圖4液流量計(jì)算流程圖
(3)若日期發(fā)生變化,根據(jù)式(1)計(jì)算液流密度,將獲得的平均值Vi和液流密度Jsi存儲(chǔ)到SD卡中,并通過(guò)GPRS發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù),將最大值Vmax置零,數(shù)組清零。2.2通信軟件
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