基于热扩散探针的便携式植物液流监测仪研究

发布时间：2024-05-19 12:51

　　液流是植物重要的生理指标,在蒸腾耗水规律研究及相关应用中需要对液流进行长期、精准的在线监测。针对国外商用液流仪价格偏高,模块化液流仪在体积、性能、野外供电及通信等方面存在诸多不足的问题,运用集成化设计理念,设计了一款基于热扩散原理的便携式植物液流监测仪。采用嵌入式微处理器STM32作为主控芯片,以AD620和OP07组成的低噪声精密放大电路为核心,设计了探针恒流加热、SD卡存储及GPRS通信、太阳能供电和电量监测报警等电路,运用迭代算法获得当天测量电压最大值,即时计算出植物液流密度。现场测试和对比试验表明,该仪器性能稳定,显示、存储、读取、传输和报警等功能正常,测得的液流密度数据准确,与对比仪器DeltaT数据采集仪测得结果具有良好的一致性。双探针监测时,在没有光照的情况下可连续工作7 d,在有光照天气情况下可实现长期连续工作。该液流仪性价比高、使用方便、通道易于扩展,可替代进口产品,在植物水分传输及利用研究、森林生态系统对环境变化的影响监测以及城市绿地水分管理等领域具有良好的应用前景。

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【部分图文】：

图1便携式TDP液流仪结构框图

根据上述原理，设计的便携式TDP液流仪由5部分组成，如图1所示，分别为TDP探针、恒流源加热模块、信号放大模块、数据采集显示存储发送模块、供电模块。经恒流源加热的TDP探针输出微弱电压信号，经过精密放大后传给主控微处理器，通过迭代运算和公式运算得出液流密度，然后将数据进行显示、S....

图2恒流源加热电路

可知，通过调节电位器R2即可获得需要的稳定电压和恒定电流。1.3信号放大模块

图3信号放大电路

Ri———反相放大电路的输入电阻3级放大电路的总增益为3000倍，AD620的增益设为20，即RG=2.6kΩ，第2级反相放大增益为15，第3级反相放大增益为10，即Rf1=15kΩ，Rf2=10kΩ，Ri=1kΩ。

图4液流量计算流程图

(3)若日期发生变化，根据式(1)计算液流密度，将获得的平均值Vi和液流密度Jsi存储到SD卡中，并通过GPRS发送到数据库，将最大值Vmax置零，数组清零。2.2通信软件

本文编号：3978060