CN101718600B - 检测植株垂直拔根阻力值的方法及其专用检测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测植株垂直拔根阻力值的方法及其专用检测仪。该检测仪，由机构部分和测量显示部分组成；其中，机构部分包括支架、夹具和螺旋机构；支架包括手轮；具包括夹爪；螺旋机构包括位于所述手轮之下的圆盘和螺杆；所述圆盘是通过与螺杆相匹配的圆盘附件与螺杆相连接的；测量显示部分包括拉力传感器和显示仪；拉力传感器位于螺杆和夹具之间；显示仪位于圆盘和螺杆之间。检测方法是用上述植株垂直拔根阻力值检测仪，将植株夹紧进行拔出，拉力传感器拾取拉力信号，由显示仪读取所述拉力信号的实时值，即为植株垂直拔根阻力值。该检测仪硬件成本低，经济上具有可推广性，人机交互界面友好、可靠且便携，具有很好的应用前景。

Description

检测植株垂直拔根阻力值的方法及其专用检测仪
技术领域
本发明属于农业工程领域，涉及一种检测植株垂直拔根阻力值的方法及其专用检测仪。
背景技术
玉米是全球主要粮食作物主产系之一，与人们的生存息息相关。在我国，玉米的年种植面积达到2800万公顷左右，年玉米产量达到1.6亿吨，播种面积和玉米产量都处于世界第二位，但我国玉米单产同世界其他农业发达国家相比仍处于中游水平，未来我国播种面积扩大的可能性较小，因此依靠农业科技，努力提高玉米单产将是我国未来玉米生产的主要趋势。而对玉米生产来说，玉米倒伏是影响其产量的重要因素之一。据统计，玉米倒伏一般减产20％～30％，严重者达50％以上，有时甚至绝产，在玉米群体中，倒伏率每增加1％，大约减产108kg/hm。玉米茎秆倒伏和根部倒伏除给产量造成损失外，还给收割带来了不利。因此，对育种专家来说，如何培育出抗倒伏能力强的玉米品种是非常重要的。
目前国内外学者对玉米倒伏做了一系列的研究，但在植株的抗倒伏强度检测这一方面的研究成果甚少。国内虽有李景安等(1994)研制了3yc-1型玉米根茬拔出测力仪，但它测量的准确度不高，同时没有在市场上推广，因此对玉米抗倒伏强度特别是根倒强度检测仪器的研制具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测植株垂直拔根阻力值的方法及其专用检测仪。
本发明提供的植株垂直拔根阻力值检测仪，由机构部分和测量显示部分组成；其中，所述机构部分包括支架、夹具和螺旋机构；
所述支架包括手轮；
所述夹具包括夹爪；
所述螺旋机构包括位于所述手轮之下的圆盘和螺杆；所述圆盘是通过与所述螺杆相匹配的圆盘附件与所述螺杆相连接的；
所述测量显示部分包括拉力传感器和显示仪；所述拉力传感器位于所述螺杆和所述夹具之间；所述显示仪位于所述圆盘和所述螺杆之间。
上述检测仪中，各种能够支撑该检测仪且包含手轮的支架均适用于该检测仪，例如，可选用包含下述部件的支架：手轮、与所述圆盘相连的支架杆、位于所述支架杆上的带环螺栓和连接支架尖脚与所述支架杆的支架板；
所述手轮通过螺母附件与所述圆盘相连；
各种包含夹爪能够夹紧植株的夹具均适用于该检测仪；例如，可选用包含下述部件的夹具：夹爪、与所述夹爪相匹配的螺栓、固定所述夹爪和螺栓的夹紧块及连接所述夹紧块的螺母(如蝶形螺母)；
所述螺旋机构还包括螺母、螺母附件、防脱盖和推力轴承；所述螺母与螺母附件为紧定螺钉联接的过盈配合，并通过紧定螺钉与所述手轮相连；所述防脱盖的上部固定于所述手轮侧底部，所述防脱盖的下部固定于所述圆盘之上；所述推力轴承位于所述螺母附件之下的内环和位于所述圆盘附件之上的外环之间。
所述拉力传感器为柱式拉力传感器，所述柱式拉力传感器为MCL-Z型柱式拉力传感器；所述显示仪优选为液晶显示控制仪。
本发明提供的检测植株垂直拔根阻力值的方法，是用前述本发明提供的植株垂直拔根阻力值检测仪，按照包括如下步骤的方法对待测植株样品进行检测：
用所述夹具夹紧所述待测植株，打开所述显示仪的开关，转动所述手轮直至将所述待测植株连根拔出，在所述待测植株拔出的过程中，由所述显示仪读取拉力信号的实时值，即为所述植株垂直拔根阻力值，完成所述待测植株垂直拔根阻力值的检测。
上述检测方法中，所述待测植株根地上部分的高度为15-30厘米，优选20厘米。
本发明提供了一种能有效测量植株垂直拔根阻力值的检测仪，并提供了一种简单有效的检测方法。本发明具有以下优点：(1)夹具具有自适应性，能够适应不同直径的植株，夹紧可靠；(2)螺旋机构配合手轮施力，使操作省力；(3)仪器测量的准确性高，能方便地显示被测量的大小；(4)硬件成本低，经济上具有可推广性；(5)人机交互界面友好、可靠且便携。(6)由于植株的最大垂直拔根阻力值与植株的根倒强度成正比，因而，本发明提供的检测植株垂直拔根阻力值的检测仪，非常适宜于检测植株的根倒强度，检测精度较现有方法显著提高。
附图说明
图1为本发明提供的植株垂直拔根阻力值检测仪的外观结构示意图；
图2为本发明提供的植株垂直拔根阻力值检测仪的支架腿部结构示意图；
图3为本发明提供的植株垂直拔根阻力值检测仪的夹具结构示意图；
图4为本发明提供的植株垂直拔根阻力值检测仪的螺旋机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1、植株垂直拔根阻力值检测仪
图1为本发明提供的植株垂直拔根阻力值检测仪的外观结构示意图，该仪器由机构部分和测量显示部分组成；其中，所述机构部分包括支架、夹具和螺旋机构；所述支架包括手轮12；所述夹具包括夹爪7；所述螺旋机构包括位于所述手轮12之下的圆盘15和螺杆19；所述圆盘15是通过与所述螺杆19相匹配的圆盘附件17与所述螺杆19相连接的；所述测量显示部分包括拉力传感器20和显示仪21；所述拉力传感器位于所述螺杆19和所述夹具22之间；所述显示仪位于所述圆盘15和所述螺杆19之间。
图2为支架腿部的结构剖视图，由支架安装件1、支架杆件2、带环螺钉3、支架安装件一4、支架板5和支架尖端6组成。该部件通过螺钉安装在圆盘15上，用钢丝绳将三个腿部的带环螺钉3连接起来，从而保证三个腿所倾斜的角度相同。使用时支架尖端插入土壤中一定深度，以承受操作者所施加的力矩。
图3所示为夹具22的结构示意图，由夹爪7、螺栓8、夹紧块一9、夹紧块二10和蝶形螺母11等组成。四个夹爪7通过螺栓8安装在夹紧块9和10分别对应的座上，夹紧块的内圆弧表面上贴有摩擦系数大、具有一定吸水性的弹性材料。使用时，把夹具22套在秸秆上，拧紧蝶形螺母11，夹紧块9和10夹紧秸秆。拔根时拉动钢丝绳，使夹爪绕螺栓转动一定的角度，从而将秸秆进一步夹紧。
图4为螺旋机构的结构剖视图，由螺母附件13、防脱盖14、圆盘15、推力轴承16、圆盘附件17、螺母18和螺杆19组成。螺母与螺母附件为过盈配合并用紧定螺钉联接，通过4个螺钉与手轮12联接在一起，螺母部件所受轴向拉力通过推力轴承，经圆盘附件17、圆盘15，再经支架部分传递到土壤中，螺杆的转动依靠圆盘附件17上的键结构进行限制。
实施例2、检测秸秆植株的垂直拔根阻力值
先将秸秆截去一部分，只保留地上20厘米左右，将夹具夹紧秸秆，打开液晶显示控制仪的开关，并在钢丝绳没有被拉紧的情况下(若已经被拉紧，则逆时针转动手轮直到钢丝绳放松为止)手动清零，顺时针转动手轮12，带动螺杆19上升，螺杆19经拉力传感器20带动夹具上升，当上升到一定程度时，就能够将植株连根拔出。在拔根的过程中，拉力传感器拾取拉力信号，并经液晶显示控制仪进行常规处理后显示被测量的实时值，即为所述待测秸秆植株的垂直拔根阻力值，完成所述待测秸秆根倒强度的检测。
按照上述方法对各种不同的玉米品种进行垂直拔根阻力值的检测，所得结果如表1所示。由于植株的最大垂直拔根阻力值与植株的根倒强度成正比，而植株的根倒强度具有很重要的实际意义，故下述检测中只记录了植株的最大垂直拔根阻力值。表1中所列玉米品种均可从商业公开途径购买得到。
表1、不同玉米品种最大垂直拔根阻力值的检测结果
Figure G2009102382160D00041
由表1可知，本发明提供的植株垂直拔根阻力值检测仪，能够方便的检测各种玉米品种在不同时期不同含水量条件下的垂直拔根阻力值，且准确性高，测量误差小，具有重要的应用价值。

Claims (4)

1.一种植株垂直拔根阻力值检测仪，由机构部分和测量显示部分组成；其特征在于：所述机构部分包括支架、夹具和螺旋机构；
所述支架包括手轮；
所述夹具包括夹爪；
所述螺旋机构包括位于所述手轮之下的圆盘和螺杆；所述圆盘是通过与所述螺杆相匹配的圆盘附件与所述螺杆相连接的；
所述测量显示部分包括拉力传感器和显示仪；所述拉力传感器位于所述螺杆和所述夹具之间；所述显示仪位于所述圆盘和所述螺杆之间；
所述支架还包括与所述圆盘相连的支架杆、位于所述支架杆上的带环螺栓和连接支架尖脚与所述支架杆的支架板；所述手轮通过螺母附件与圆盘相连；
所述夹具还包括与所述夹爪相匹配的螺栓、固定所述夹爪和螺栓的夹紧块及连接所述夹紧块的螺母；
所述螺旋机构还包括螺母、螺母附件、防脱盖和推力轴承；所述螺母与螺母附件为紧定螺钉联接的过盈配合，并通过紧定螺钉与所述手轮相连；所述防脱盖的上部固定于所述手轮侧底部，所述防脱盖的下部固定于所述圆盘之上；所述推力轴承位于所述螺母附件之下的内环和位于所述圆盘附件之上的外环之间；
所述拉力传感器为柱式拉力传感器，所述柱式拉力传感器为MCL-Z型柱式拉力传感器；所述显示仪为液晶显示控制仪。
2.一种检测植株垂直拔根阻力值的方法，是用权利要求1所述植株垂直拔根阻力值检测仪，按照包括如下步骤的方法对待测植株进行检测：
用所述夹具夹紧所述待测植株，打开所述显示仪的开关，转动所述手轮直至将所述待测植株连根拔出，在所述待测植株拔出的过程中，所述拉力传感器拾取拉力信号，由所述显示仪读取所述拉力信号的实时值，即为所述植株垂直拔根阻力值，完成所述待测植株垂直拔根阻力值的检测。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述待测植株根地上部分的高度为15-30厘米。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述待测植株根地上部分的高度为20厘米。
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