CN103712714A - 基于光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪。本发明由箱体、光纤荧光式温度传感器、支架和叶片夹具组成；箱体内装有供电电源模块、MSP430单片机控制模块、液晶显示器。支架上安装有波纹管，波纹管用于支撑叶片夹具，叶片夹具内设置有光纤荧光式温度传感器。本发明采用光纤荧光式温度传感器对叶片温度测量的方法具有接触面积小，对叶片温度影响小的特征，能更准确地获取叶片温度值。

Description

基于光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪
技术领域
本发明涉及一种叶片温度测量仪，尤其是涉及一种基于光纤荧光式温度传感器的植物叶片温度测量仪。
背景技术
植物生长状况的优良离不开水分合理灌溉，叶气温差（叶面温度与空气温度之差）能够反映植物是否处于较优的水分状态，所以精确测量植物叶面温度可以为植物合理灌溉提供理论依据。
利用红外测温法可以实现对叶片的温度测量，但由于红外测温法本身的缺陷存在较大的误差；热电偶式温度传感器需要有冷却补偿端，安装相对比较麻烦，且成本较高；利用铂电阻式温度传感器与叶片接触也可以实现对叶片的温度测量，由于铂电阻本身工作面积较大，不利于测量尺寸较小的植物叶片。
光纤荧光测温系统一般采用石英光纤作为传感探头和传输介质，其通过光信号的调制，信号幅值损耗低，具有高灵敏度、高响应和高分辨率，并且能将信号传输至远离恶劣的现场环境，使光电器件稳定运行，大大降低了环境对温度测量的影响。随着光纤荧光测温技术的不断发展，其应用前景更为广阔。
发明内容
本发明提供了一种新的叶温测量仪，它是基于光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
本发明由箱体、光纤荧光式温度传感器、支架和叶片夹具组成；箱体内装有供电电源模块、MSP430单片机控制模块、液晶显示器。支架上安装有波纹管，波纹管用于支撑叶片夹具，叶片夹具内设置有光纤荧光式温度传感器。
所述的MSP430单片机控制模块包括荧光解调模块、电流电压转换电路、A/D转换电路、MSP430单片机控制电路及串口通讯电路；光纤荧光式温度传感器经荧光解调模块输出的信号为标准电流信号，该信号经电流电压转换电路输出为标准电压信号，电流电压转换电路实现4～20mA标准电流转0～5V标准电压，输出电压信号经A/D转换电路输出数字信号到MSP430单片机控制电路上，MSP430单片机控制电路将采集信号在液晶显示器上显示或通过串口通讯电路与上位机进行数据交换。
所述的叶片夹具由上下两夹板组成，上下两夹板为薄壁装置，上下两夹板用沉头螺栓连接，沉头螺栓嵌入在一个扭转弹簧里，上夹板前端开槽，用于放置光纤荧光测温传感器探头，探头周围固定有隔热棉，减少环境温度对传感器的影响，上夹板中间部分开一长口通道，作为传感器通道，中间部分开有圆孔通道，便于对传感器固定；下夹板上开有一圆孔，用于与波纹管连接。
本发明采用光纤荧光式温度传感器对叶片温度测量的方法具有接触面积小，对叶片温度影响小的特征，能更准确地获取叶片温度值。
本发明中的光纤荧光式温度传感器具有抗干扰能力强、线性度好的特点，本发明实现了利用光纤荧光式温度传感器对叶片的温度测量，并实时显示在液晶显示器，利用串口通讯接口可以实现上位机与下位机信息交互，本发明测量叶片温度时操作简便。
附图说明
图1是基于光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪原理框图。
图2是MSP430单片机控制模块原理框图。
图3是叶片夹具上夹板与下夹板全剖视图。
图中：1夹具的上夹板、2光纤荧光式温度传感器、3上夹板长口、4、隔热棉、5上夹板开槽、6上夹板圆孔通道、7夹具的下夹板、8下夹板圆孔、9箱体、10叶片夹具、11波纹管、12支架。
具体实施方式
如图1，光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪由箱体9、光纤荧光式温度传感器2、支架12和叶片夹具10组成；箱体9装有供电电源模块、MSP430单片机控制模块、液晶显示器；支架上安装有波纹管11，波纹管11用于支撑叶片夹具10。供电电源模块为整个仪器提供必需的工作电压，光纤荧光式温度传感器采集的温度信号经由MSP430单片机控制模块处理输出，输出信号可以输出到液晶显示器显示，或者经由串口通讯接口与上位机实现数据交换。支架采用波纹管，波纹管一端固定在箱体上，另一端与夹具的下夹板连接，可以实现夹具的自由移动，方便对叶片温度测量。
如图2，光纤荧光式温度传感器经荧光解调模块输出的信号为标准电流信号，该信号经电流电压转换电路输出为标准电压信号，电流电压转换电路采用RCV420芯片实现4～20mA标准电流转0～5V标准电压，输出电压信号经A/D转换电路输出数字信号到MSP430单片机上，MSP430单片机采用MSP430F149型号，MSP430F149单片机将采集信号在液晶显示器上显示或通过串口通讯与上位机进行数据交换。
如图3，叶片夹具由上下两夹板组成，上下两夹板为薄壁装置，上下两夹板用沉头螺栓连接，沉头螺栓嵌入在一扭转弹簧里，上夹板1前端开槽5，用于放置光纤荧光测温传感器探头2，探头周围固定有隔热棉4，减少环境温度对传感器的影响，上夹板1中间部分开一长口通道3，作为传感器通道，中间部分与前端为圆孔通道6，便于对传感器固定，下夹板7的左端开有一圆孔，用于与波纹管连接。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1. 基于光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪，其特征在于：该植物叶温测量仪由箱体、光纤荧光式温度传感器、支架和叶片夹具组成；箱体内装有供电电源模块、MSP430单片机控制模块、液晶显示器；支架上安装有波纹管，波纹管用于支撑叶片夹具，叶片夹具内设置有光纤荧光式温度传感器；
所述的MSP430单片机控制模块包括荧光解调模块、电流电压转换电路、A/D转换电路、MSP430单片机控制电路及串口通讯电路；光纤荧光式温度传感器经荧光解调模块输出的信号为标准电流信号，该信号经电流电压转换电路输出为标准电压信号，电流电压转换电路实现4～20mA标准电流转0～5V标准电压，输出电压信号经A/D转换电路输出数字信号到MSP430单片机控制电路上，MSP430单片机控制电路将采集信号在液晶显示器上显示或通过串口通讯电路与上位机进行数据交换；
所述的叶片夹具由上下两夹板组成，上下两夹板为薄壁装置，上下两夹板用沉头螺栓连接，沉头螺栓嵌入在一个扭转弹簧里，上夹板前端开槽，用于放置光纤荧光测温传感器探头，探头周围固定有隔热棉，减少环境温度对传感器的影响，上夹板中间部分开一长口通道，作为传感器通道，中间部分开有圆孔通道，便于对传感器固定；下夹板上开有一圆孔，用于与波纹管连接。
2.根据权利要求1所述的基于光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪，其特征是：所述的MSP430单片机采用MSP430F149芯片。
3.根据权利要求1所述的基于光纤荧光式温度传感器的植物叶温测量仪，其特征是：所述的电流电压转换电路采用RCV420芯片。
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