CN107677376A - 一种植物体测温装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种植物体测温装置及方法，该装置包括设置于中空套管内、用于测量待测植物体温度的传感测温系统和用于校准所述传感测温系统测量准确性的动态调整系统；该方法包括基于待测植物体所需测量的区域范围，校准红外温度传感器的发射率；基于所需测量的区域范围和精度需求，调节所述红外温度传感器到待测植物体的距离；获取中空套管的表面温度与红外温度传感器的内部环境温度，确定所述红外温度传感器的测量温度补偿值；基于所述红外温度传感器校准后的发射率与所述距离的远近，以及所述测量温度补偿值，探测获取待测植物体的温度。本发明的植物体测温装置及方法，采用非接触式测温方式，能够有效的提高测量精度、降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及传感检测技术，更具体地，涉及一种植物体测温装置及方法。
背景技术
对于植物体温测量从应用角度来讲涉及叶片温度、冠层温度、茎秆温度、植物整体温度等，是植物进行各项生命活动的保障，与植物的健康生长以及农作物的种植管理密切相关。准确测量植物体温，对了解植物生理状况、指导农田灌溉、品种选育以及产量预报等具有重要意义。
对植物体温的测定，当前分为接触式、非接触式和模型计算法。接触式可以采用热电阻测温，随着热电偶技术的发展，例如，罗卫红等研究南方温室黄瓜冬季蒸腾时，使用热电偶测定温度。随着红外技术的快速发展，科学家们开始使用红外测温仪测量植物叶温，实现了叶温的非接触式测量。Blum等应用红外测温仪测量小麦叶温，研究在不同的小麦品种间叶温与叶片扩散阻力的关系。
例如，公开号为CN103444469A的中国专利申请，其公开了一种植物表面温度变化数字测试装置。该装置包括玻璃箱，玻璃箱上设有红外线温度测试仪，玻璃箱内设有温度探头，温度探头与红外温度测试仪连接，玻璃箱内设有喷雾器与储水袋，喷雾器和储水袋布置在玻璃箱的内顶面上。该装置能够记录植物温度的变化，研究植物生长的情况。
又如公开号为CN104374732A的中国专利申请，其公开了作物叶片生理水分监测系统。该系统包括叶片含水量无损检测模块，该叶片含水量无损检测模块包括红外线光源发射器、检测样品台和透/反射光光强检测部件。该系统能够获取作物的水分状况，并进行无损检测。
而采用红外成像技术的检测，如王艺陶等利用红外成像仪测得高粱叶面温度，研究干旱胁迫下植株的水分状况。再如公开号为CN105527657A的中国专利申请，其公开了基于无人机红外热图像采集的大面积农田作物水分状态监测方法及系统。其通过在地面设置空气温度传感器和地面充分蒸发参考面，再通过无人机上云台固定的红外热成像系统进行红外图像采集，然后再经地面的数据处理系统进行计算处理。该系统及方法能够进行较大面积的农田水分状态监测。
公开号为CN103674998A的中国专利申请，其公开了基于热成像技术的植物健康状态检测方法。该方法将成熟应用的热成像传感器应用到监测系统中，对于群体监测具有较好的效果，同时成像能够快速发现植物水分或生长状态。
在对农作物的温度/水分进行检测的过程中，非接触式的检测方式中，红外成像技术的应用，其工业应用的研究尚不成熟，且成本较高，难于工程应用；而基于传感的测量技术，受测量距离的限制，其测量精度不高，并且，极易受外界环境因素的不良影响而影响精度。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的植物体测温装置及方法，以解决非接触式测温时测量精度不高、环境因素影响大、成本高的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种植物体测温装置，包括：设置于中空套管内、用于测量待测植物体温度的传感测温系统；和，用于通过动态调整所述传感测温系统和所述待测植物体二者位置关系来校准所述传感测温系统的传感性能的动态调整系统。
进一步地，所述传感测温系统包括：设置于所述中空套管内的集成电路；所述集成电路的前端焊接有红外温度传感器，所述红外温度传感器的探头靠近且面向所述中空套管的前端口，所述红外温度传感器用于感测待测植物体区域温度并形成温度值映射图，所述集成电路上集成有用于探测所述红外温度传感器的内部环境温度的温度传感器。
进一步地，所述动态调整系统包括：测量距离补偿子系统；所述测量距离补充子系统包括设置于所述前端口的柔性电路板，所述柔性电路板通过导线与所述集成电路电连接，且所述柔性电路板上焊接有至少一个测距LED灯。
进一步地，所述柔性电路板上焊接有多个LED灯，所述多个LED灯与所述测距LED灯环绕所述柔性电路板的中心位置均匀分布；所述LED灯根据所述LED灯与待测植物体的距离远近改变光强和颜色以反映不同测量精度。
进一步地，所述动态调整系统还包括：通过监测所述中空套管的表面温度与所述红外温度传感器的内部环境温度以对所述红外温度传感器的发射率进行校准的温度补偿子系统；所述温度补偿子系统包括设置于所述前端口内侧的测温传感器，所述测温传感器的感知元件与所述中空套管的内壁接触，且所述测温传感器与所述集成电路电连接。
进一步地，所述中空套管内设置有探管，所述探管沿所述中空套管的长度方向设置，所述探管的末端焊接有突出于所述中空套管外的推点，所述探管的前端内侧封装所述测温传感器，且所述测温传感器的感知元件位于所述探管的顶端；所述中空套管的侧壁上沿所述中空套管的长度方向设置有滑槽，所述推点位于所述滑槽内。
进一步地，所述中空套管的前端口采用透明视窗封装，所述柔性电路板贴合在所述透明视窗内侧，所述透明视窗上还设置有允许所述测温传感器通过的开口。
根据本发明的另一个方面，还提供一种植物体测温方法，包括：
步骤S1、基于待测植物体所需测量的区域范围，校准红外温度传感器的发射率；
步骤S2、基于所需测量的区域范围和精度需求，调节所述红外温度传感器到待测植物体的距离；
步骤S3、获取中空套管的表面温度与红外温度传感器的内部环境温度，确定所述红外温度传感器的测量温度补偿值；
步骤S4、基于所述红外温度传感器校准后的发射率与所述距离的远近，以及所述测量温度补偿值，探测获取待测植物体的温度。
进一步地，步骤S1进一步包括：
测量待测植物体冠层或待测植物体整体温度时，所述红外温度传感器的发射率设定为0.988；
测量待测植物体的局部区域温度时，推动推杆以带动测温传感器向待测植物体运动，使测温传感器与待测植物体接触，基于红外温度传感器和测温传感器获取的温度值与所述红外温度传感器的初始发射率，校准所述红外温度传感器的发射率。
进一步地，所述红外温度传感器的初始发射率采用如下步骤获取：
微处理器将所述红外温度传感器的发射率修改为1；
将防护罩扣合在中空套管的前端口，并使所述测温传感器接触所述防护罩的内壁，获取所述防护罩的表面温度Tp'；
所述红外温度传感器获取所述防护罩的表面温度Ti'；
获取所述红外温度传感器的初始发射率为Ti'/Tp'。
本发明的有益效果主要如下：
(1)配置校准传感测温系统动态调整系统的设置，使得在非接触式测量待测植物体的过程中，能够实时的对传感测温系统的传感性能进行校准，避免环境因素的不利影响，以提高测量精度；同时，采用传感测温技术，其成本较低；
(2)柔性电路板上设置的测距LED灯和LED灯，能够实时的获取红外温度传感器与待测植物体之间距离，并根据LED灯形成的光圈的大小和光亮强度，直观、快速而准确的调整测温装置的测量位置，提高测量准确性；
(3)测温传感器的设置与集成电路上集成的温度传感器向配合，能够对红外温度传感器的测量精度进行实时的监控和调制，使其能够根据待测植物体的不同而实时调整红外温度传感器的发射率，使其与待测植物体的发射率保持一致，以提高测量精度。
附图说明
图1为根据本发明实施例中一种植物体测温装置的结构示意图；
图2为根据本发明实施例中一种植物体测温装置的柔性电路板上的结构示意图；
图3为根据本发明实施例中一种植物体测温装置的测量待测植物体的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1所示，一种植物体测温装置，包括中空套管3、传感测温系统和动态调整系统。传感测温系统和动态调整系统均设置于中空套管3内侧的中部部分。
进一步地，传感测温系统用于探测待测植物体11的温度，动态调整系统用于通过动态调整所述传感测温系统和所述待测植物体11二者位置关系来实时调整传感测温系统温度测量的准确性。
具体地，传感测温系统能够在不接触待测植物体11的条件下，测量待测植物体11的温度；动态调整系统根据测量待测植物体11温度时的外界环境，实时的调整测温装置与待测植物体11的距离，以及待测植物体11或待测植物体11局部区域的发射率等传感性能，实时的校准测温装置的测量状态，避免测温装置本身或环境的不利影响，提高其测量精度。
具体地，中空套管3可采用铝套管等金属套管。中空套管3的末端口内侧设置有防水接头2，用于对外通讯的电缆1由该防水接头2中通过，以与其他机构相连。
在另一个具体的实施例中，传感测温系统包括：集成电路6和红外温度传感器15。集成电路6固定于中空套管3内侧。具体地，在中空套管3内侧设置有安装槽5，安装槽5沿中空套管3的长度方向设置。安装槽5可以是与中空套管3内壁固定或一体成型的具有凹槽的板状结构。集成电路6即固定于该安装槽5内，以使集成电路6在中空套管3内的位置固定。
具体地，红外温度传感器15可采用远红外热电堆传感器。该红外温度传感器15的探头可采用MLX90621型号，以实现16×4共64点的温度测量，从而测量待测植物体11的温度并产生温度映射图，避免单点传感器扫描或使用昂贵的红外热像设备。
进一步地，中空套管3的前端口与中空套管3的末端口相对，分别位于中空套管3的两端。中空套管3的前端口内设置有红外温度传感器15。集成电路6靠近该前端口的位置称为集成电路6的前端。红外温度传感器15即焊接于集成电路6的前端，且红外温度传感器15的探头靠近并面向中空套管3的前端口。在测量待测植物体11温度时，即将该中空套管3的前端口对准待测植物体11，由该红外温度传感器15测量待测植物体11的温度。
具体地，集成电路6上设置有微处理器、A/D转换器、测距传感芯片和LED驱动芯片，A/D转换器、测距传感芯片和LED驱动芯片均与微处理器电连接。微处理器用于执行数据传输及校准测量条件的功能，可采用MSP430FR系列微处理器。A/D转换器用于进行电信号与数字信号的转换。测距传感芯片可采用(TOF)EPC6系列芯片，通过飞行时间差计算红外温度传感器15的探头与待测植物体11之间的距离；采用该系列芯片，测量距离可达到10m。LED驱动芯片可采用CN5501型芯片，用于驱动LED灯的运行。
在另一个具体的实施例中，集成电路6上集成有温度传感器，该温度传感器用于探测红外温度传感器15内部的环境温度。具体地，该温度传感器集成于微处理器内部。当测量红外温度传感器15内部的环境温度时，温度传感器由微处理器驱动以执行探测温度的动作。对红外温度传感器15内部的环境温度进行监测，能够避免红外温度传感器15本身的不利因素而影响测量的准确性，以提供测量精度。同时，还能够为对红外温度传感器15的校准提供依据。
在另一个具体的实施例中，用于校准传感测温系统的动态调整系统包括：测量距离补偿子系统。该测量距离补偿子系统通过测温装置与待测植物体11之间的距离，根据测量需求，调整待测植物体11的测量区域及精度。
进一步地，参见图2所示，该测量距离补偿子系统包括：柔性电路板17、测距LED灯21、导线14和第二接口18。测距LED灯21和第二接口18均设置于柔性电路板17上，可通过焊接的方式固定。具体地，在集成电路6上还设置有第一接口16，集成电路6上的第一接口16与柔性电路板17上的第二接口18通过导线14电连接。
进一步地，柔性电路板17设置在中空套管3的前端口处，并且，柔性电路板17与红外温度传感器15探头的位置相对。柔性电路板17所在平面与红外温度传感器15的探头所在平面平行，且柔性电路板17更靠近中空套管3的前端口。
具体地，当测量待测植物体11的温度时，将中空套管3的前端口对准待测植物体11，以使红外温度传感器15的探头面对并靠近待测植物体11。集成电路6上的测距传感芯片驱动测距LED灯21运行，由测距LED灯21发出的光在测距LED灯21与待测植物体11之间收发时间差，以及测距LED灯21与红外温度传感器15的探头之间的距离，测算得到红外温度传感器15的探头与待测植物体11之间的实际测量距离。具体地，柔性电路板17上焊接的测距LED灯21可以有多个，以提高测量距离的测量精度。
具体地，获取该实际测量距离后，可换算得到红外温度传感器15的探头与待测植物体11之间的垂直距离。然后，根据预存于微处理器中的距离补偿表，调整实际测量距离与温度测量精度之间的关系。具体地，该距离补偿表是通过黑体距离实验获取的补偿精度。
在红外温度传感器的制作过程中，即采用标准黑体进行校对，设定其发射率为1，将传感器距离从5mm-1m间隔测量黑体温度。然后，比较测量值与黑体温度差异，划分±1℃、±2℃、±5℃的距离为分界距离用于后面光圈颜色变化，并建立距离和测量精度补偿表，处理器通过采集的距离对测量的距离进行补偿。可以理解的是，标准黑体校对时，其具体的参数划分可根据实际需求进行调整。
采用测距LED灯21、集成电路6和红外温度传感器15的协同作用，能够调整测量距离、待测植物体11的待测区域大小与测量精度之间的最优化配置要求。
在另一个具体的实施例中，柔性电路板17上还焊接有多个LED灯13，LED灯13环绕柔性电路板17的中心位置均匀分布。具体地，LED灯13可以为三色LED灯，多个LED灯13沿柔性电路板17的边缘环绕并均匀分布，使多个LED灯13发出的光形成光圈。进一步地，测距LED灯21相间的设置于呈环状的LED灯13之间，与多个LED灯13一起形成环状。
在测量过程中，当测距LED灯21测量得到红外温度传感器15的探头与待测植物体11之间的实际测量距离后，由微处理器换算得到探头与待测植物体11之间的垂直距离。根据该垂直距离的远近以及距离补偿表，微处理器驱动LED灯13形成不同的颜色和呈现不同的光亮强度，以形成不同颜色不同光强的光圈。
例如，LED灯13可以呈现为黄色、蓝色和红色。当多个LED灯13形成黄色光圈时，表明此时的测量精度为0-±1℃；当多个LED灯13形成黄色光圈时，表明此时的测量精度为±1℃-±2℃；当多个LED灯13形成黄色光圈时，表明此时的测量精度为±2℃-±5℃。光亮强度越强，测量精度越高，不同的光圈大小代表待测植物体11待测区域的大小。参见图3所示，多个LED灯13在待测植物体11上形成的光圈20，该光圈20的范围的大小，即是待测区域的大小。
具体地，调整红外温度传感器15与待测植物体11的距离，根据LED灯13形成的光圈的大小、光亮强度以及光亮颜色，即能够直观地表现测量的范围和精度。因此，根据测量的范围和精度需求，即能够快速的调整测温装置的测量位置，从而更准确的满足测量需求。
在另一个具体的实施例中，参见图1所示，动态调整系统还包括温度补偿子系统。该温度补偿子系统通过监测所述中空套管3的表面温度与红外温度传感器15的内部环境温度以确定红外温度传感器15的测量温度补偿值。
进一步地，该温度补偿子系统包括测温传感器9。测温传感器9也设置于中空套管3的前端口处，位于该前端口的内侧，测温传感器9的感知元件与中空套管3的内壁接触，并且，测温传感器9与设置于集成电路6的接口4通过导线电连接。具体地，测温传感器9可采用PT100型的传感器。
具体地，温度补偿子系统进行温度补偿的具体方法为：由测温传感器9的感知元件与中空套管3的内壁接触，其能够直接获取中空套管3的表面温度T0。与此同时，集成于集成电路6上的温度传感器获取红外温度传感器15内部的环境温度Ta。若中空套管3的表面温度T0与红外温度传感器15内部的环境温度Ta之间的差值超过阈值，表明红外温度传感器15的测量准确性出现异常，需要进行校准。
具体地，通过所获取的中空套管3的表面温度T0与红外温度传感器15内部的环境温度Ta，获取校准系数V：
其中，V为校对系数，A为敏感度。
将T0、Ta转换成绝对系数，由红外温度传感器15测量待测植物体11直接获取的温度值T与校对系数相乘得T×V，即得到经温度补偿后的待测植物体11的温度信息。
阈值根据所选用的传感器类型、环境温度等条件设置。当中空套管3的表面温度T0与红外温度传感器15内部的环境温度Ta之间的差值超过阈值时，微处理器驱动LED灯13呈闪烁状态，以提醒操作者，红外温度传感器15出现异常，需要校准。例如，设定阈值为3，当T0-Ta大于3时，LED灯13呈闪烁状态，以提醒需要进行校准。
在另一个具体的实施例中，动态调整系统还包括探管8和推点7。探管8沿中空套管3的长度方向设置于中空套管3的内侧，推点7靠近中空套管3的末端口且焊接于探管8的末端。并且，推点7突出到中空套管3的外侧，以便于推动推点7。
进一步地，探管8靠近中空套管3前端口的一端，也即探管8的前端的内侧封装测温传感器9，并且，测温传感器9的感知元件贴合于该探管8的顶端。该测温传感器9的感知元件所在平面与中空套管3的前端口所在平面平行，以便于测温传感器9的感知元件与中空套管3的内壁接触，从而感知中空套管3的表面温度。
具体地，为便于探管8的固定和简化推点7的结构，探管8优选贴紧中空套管3的内壁面设置。探管8可采用直径为1.5mm的中空不锈钢管，测温传感器9的感知元件位于该探管8的顶端，而测温传感器9的其他部分封装于该探管8前端的中空结构内，既便于测温传感器9的固定和对中空套管3表面温度的测量，又能够使结构更紧凑，同时，还便于探管8带动测温传感器9的运动。
进一步地，为便于推动探管8以带动测温传感器9运动，在中空套管3的侧壁上设置有滑槽。该滑槽沿中空套管3的长度方向设置，且推点7位于该滑槽内。推点7的大小与该滑槽的宽度相匹配，以使推点7能够在该滑槽内自由滑动，但又不会出现晃动的情形。
测温传感器9在探管8和推点7的作用下，能够由中空套管3的前端口被推出，而向待测植物体11的方向运动。该设置方式，能够对红外温度传感器15的发射率进行校准。当中空套管3的表面温度与红外温度传感器15内部的环境温度超过阈值，则需对红外温度传感器15的发射率进行校准，以对红外温度传感器15的基准温度进行补偿，提高红外温度传感器15的测量准确度。
具体地，红外温度传感器15的发射率校准方法为：微处理器获取红外温度传感器15的初始发射率ε0后，推动推点7，由推点7和探管8推动测温传感器9向待测植物体11运动，并使测温传感器9与待测植物体11接触。在初始发射率ε0的条件下，测温传感器9获取与待测植物体11接触部位的温度值Tp，同时，红外温度传感器15获取待测植物体11该部位的温度值Ti。
通过与待测植物体11的短暂接触，以校准红外温度传感器15的发射率，使之与待测植物体11的发射率相匹配，能够有效的提高红外温度传感器15非接触式测量时的准确性和便捷性，同时，也便于调整待测植物体11的测量区域。
由温度值Tp、Ti和红外温度传感器15的初始发射率ε0，由微处理器计算得到待测植物体11的发射率ε1，并将该待测植物体11的发射率ε1修改为红外温度传感器15的发射率ε。
具体地，校准后的红外温度传感器15的发射率ε：
ε＝ε1＝Ti/Tp×ε0 (2)
具体地，当测量待测植物体11的冠层或待测植物体11的整体温度时，将红外温度传感器15的发射率ε统一设置为0.988。
在另一个具体的实施例中，中空套管3的前端口设置有透明视窗12。透明视窗12、中空套管3和防水接头2形成一个闭合的空间，透明视窗12设置于中空套管3的前端口，防水接头2设置于中空套管3的末端口。采用该结构，便于对中空套管3内侧各元件的保护，又能够便于对相关元件的固定作用。
具体地，透明视窗12为一个平面结构，其所在平面与中空套管3的前端口所在平面平行；中空套管的末端采用锥台式结构，防水接头2也可采用锥台式结构而设置于中空套管3的末端口的内侧，以使中空套管3的末端口呈闭合的状态，而只能够允许第一导线1通过。
进一步地，柔性电路板17贴合于该透明视窗12的内侧，即柔性电路板17位于中空套管3的内侧。透明视窗12通过透明防水胶粘接于中空套管3的前端口，透明视窗12的材质可采用氟化钙。采用透明视窗12，不会影响红外温度传感器15探头对待测植物体11的感知效果。
进一步地，在该透明视窗12上还设置有一开口，该开口的大小与测温传感器9的感知元件的大小相匹配，以允许测温传感器9从该开口中通过。
在另一个具体的实施例中，该测温装置还设置有防护罩10，该防护罩10能够扣合在中空套管3的前端口上。防护罩10能够扣合在中空套管3的前端口，也能够取下。当防护罩10扣合在前端口上时，透明视窗12位于防护罩10内侧。
具体地，当在正常测量过程中，防护罩10从中空套管3上取下；当采用黑体校准模式时，将防护罩10扣合在中空套管3的前端口上。具体地，该防护罩10采用黑色塑料的材质，便于黑体校准的准确性。
具体地，黑体校准模式的具体实施方式为：微处理器先将红外温度传感器15的发射率修改为1；将防护罩10扣合在前端口上，推动推点7，使探管8带动测温传感器9运动，而使测温传感器9与防护罩10的内壁接触；测温传感器9获取防护罩10的表面温度Tp'、红外温度传感器15获取防护罩10的表面温度Ti'；若Tp'与Ti'的数值不相等，则将红外温度传感器15的初始发射率ε0修改为Ti'/Tp'。
在另一个具体的实施例中，在靠近中空套管3的末端口处还设置有两个功能按键19，该两个功能按键19分别与集成电路6电连接，且突出于中空套管3的外壁。该两个功能按键19分别用于控制发射率校准模式和黑体校准模式。
本发明还提供一种植物体测温方法，包括：
步骤S1、基于待测植物体所需测量的区域范围，校准红外温度传感器的发射率；
步骤S2、基于所需测量的区域范围和精度需求，调节所述红外温度传感器到待测植物体的距离；
步骤S3、获取中空套管的表面温度与红外温度传感器的内部环境温度，确定所述红外温度传感器的测量温度补偿值；
步骤S4、基于所述红外温度传感器校准后的发射率与所述距离的远近，以及所述测量温度补偿值，探测获取待测植物体的温度。
具体地，在对待测植物体11的温度进行测量前，先对红外温度传感器15的发射率进行校准，从而使红外温度传感器15在测量特定待测植物体11时，其发射率与当前的待测植物体11的发射率相匹配，能够有效的提高对待测植物体11温度测量的准确性。
具体地，在对待测植物体11进行温度测量时，将红外温度传感器15的探头对准该待测植物体11，由测温装置的LED灯13形成的光圈的大小和光亮强度，即能够直观的反映测量精度和测量区域。根据测量精度和测量区域的要求，能够直观、快速地调整红外温度传感器15相对待测植物体11的距离，即调整测温装置与待测植物体11之间的距离，以满足对待测植物体11的整体或部分区域的测量区域和测量精度的需求。
具体地，由测温传感器9的感知元件与中空套管3的内壁接触，以直接获取中空套管3的表面温度T0。与此同时，集成于集成电路6上的温度传感器获取红外温度传感器15的内部环境温度Ta。若中空套管3的表面温度T0与红外温度传感器15的内部环境温度Ta之间的差值超过阈值，表明红外温度传感器15的测量准确性出现异常，需要进行校准。
具体地，通过所获取的中空套管3的表面温度T0与红外温度传感器15内部的环境温度Ta，由公式(1)获取校对系数V，进而得到经温度补偿后的待测植物体11的温度信息T×V。
具体地，通过对红外温度传感器15的发射率进行校准，以提高红外温度传感器15的测量准确性。若中空套管3的表面温度T0与红外温度传感器15的内部环境温度Ta之间的差值未超过阈值，或对红外温度传感器15进行较校准后，开始测量待测植物体11的温度。
具体地，在对待测植物体11进行温度测量时，将红外温度传感器15的探头对准该待测植物体11，由测温装置的LED灯13形成的光圈的大小和光亮强度，能够直观、快速地调整红外温度传感器15相对待测植物体11的距离，即调整测温装置与待测植物体11之间的距离，以对待测植物体11的整体或部分区域进行更准确的测量。
在另一个具体的实施例中，步骤S1进一步包括：
测量待测植物体冠层或植物体整体温度时，所述红外温度传感器的发射率为0.988；
测量待测植物体的局部区域温度时，推动推杆以带动测温传感器向待测植物体运动，使测温传感器与待测植物体接触，基于红外温度传感器和测温传感器获取的温度值与红外温度传感器的初始发射率，校准所述红外温度传感器的发射率。
具体地，测量待测植物体11时，当测量待测植物体11冠层或整体的温度时，直接将红外温度传感器15的发射率设置为0.988。
当测温装置与待测植物体11之间的测量距离较近时，则由当前状态下，测温传感器9与红外温度传感器15获取的待测植物体11的温度，对红外温度传感器15的发射率进行校准，以使红外温度传感器15的发射率与待测植物体11的发射率相同或保持在误差很小的范围内，以提高测量的准确性。
具体地，微处理器获取红外温度传感器15的初始发射率ε0后，推动推点7，由推点7和探管8推动测温传感器9向待测植物体11运动，并使测温传感器9与待测植物体11接触；在初始发射率ε0的条件下，测温传感器9获取待测植物体11接触部位的温度值Tp，同时，红外温度传感器15获取待测植物体11该部位的温度值Ti。
由温度值Tp、Ti和红外温度传感器15的初始发射率ε0，由微处理器计算得到待测植物体11的发射率ε1，然后按照公式(2)获取红外温度传感器15的发射率ε。
在另一个具体的实施例中，所述红外温度传感器的初始发射率采用如下步骤获取：
微处理器将所述红外温度传感器的发射率修改为1；
将防护罩扣合在中空套管3的前端口，并使所述测温传感器接触所述防护罩的内壁，获取所述防护罩的表面温度Tp'；
所述红外温度传感器获取所述防护罩的表面温度Ti'；
获取所述红外温度传感器的初始发射率为Ti'/Tp'。
具体地，微处理器先将红外温度传感器15的发射率修改为1；将防护罩10扣合在前端口上，推动推点7，使探管8带动测温传感器9运动，而使测温传感器9与防护罩10的内壁接触。测温传感器9获取防护罩10的表面温度Tp'、红外温度传感器15获取防护罩10的表面温度Ti'；若Tp'与Ti'的数值不相等，则将红外温度传感器15的初始发射率ε0修改为Ti'/Tp'。
本发明的一种植物体测温装置及方法，其采用红外温度传感器15获取待测植物体11的温度，在测量过程中，由测温传感器9和集成于集成电路6上的温度传感器对红外温度传感器15的测量状态进行实时的监测和调整，避免或减小环境因素对红外温度传感器15测量准确性的不利影响，提高测量的准确性。同时，在测量过程中，由柔性电路板17上的测距LED灯21和LED灯13的设置，能够直观、快速的反映测量范围和精度相对于测温装置与待测植物体11之间距离的关系，从而能够快速的调整，找到合适的测量位置，能够进一步提高测量准确性。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种植物体测温装置，其特征在于，包括：设置于中空套管内、用于测量待测植物体温度的传感测温系统；和，
用于通过动态调整所述传感测温系统和所述待测植物体二者位置关系来校准所述传感测温系统的传感性能的动态调整系统。
2.如权利要求1所述的一种植物体测温装置，其特征在于，所述传感测温系统包括：设置于所述中空套管内的集成电路；所述集成电路的前端焊接有红外温度传感器，所述红外温度传感器的探头靠近且面向所述中空套管的前端口，所述红外温度传感器用于感测待测植物体区域温度并形成温度值映射图，所述集成电路上集成有用于探测所述红外温度传感器的内部环境温度的温度传感器。
3.如权利要求2所述的一种植物体测温装置，其特征在于，所述动态调整系统包括：测量距离补偿子系统；所述测量距离补充子系统包括设置于所述前端口的柔性电路板，所述柔性电路板通过导线与所述集成电路电连接，且所述柔性电路板上焊接有至少一个测距LED灯。
4.如权利要求3所述的一种植物体测温装置，其特征在于：所述柔性电路板上焊接有多个LED灯，所述多个LED灯与所述测距LED灯环绕所述柔性电路板的中心位置均匀分布；所述LED灯根据所述LED灯与待测植物体的距离远近改变光强和颜色以反映不同测量精度。
5.如权利要求3所述的一种植物体测温装置，其特征在于，所述动态调整系统还包括：通过监测所述中空套管的表面温度与所述红外温度传感器的内部环境温度以对所述红外温度传感器的发射率进行校准的温度补偿子系统；所述温度补偿子系统包括设置于所述前端口内侧的测温传感器，所述测温传感器的感知元件与所述中空套管的内壁接触，且所述测温传感器与所述集成电路电连接。
6.如权利要求5所述的一种植物体测温装置，其特征在于：所述中空套管内设置有探管，所述探管沿所述中空套管的长度方向设置，所述探管的末端焊接有突出于所述中空套管外的推点，所述探管的前端内侧封装所述测温传感器，且所述测温传感器的感知元件位于所述探管的顶端；所述中空套管的侧壁上沿所述中空套管的长度方向设置有滑槽，所述推点位于所述滑槽内。
7.如权利要求5所述的一种植物体测温装置，其特征在于：所述中空套管的前端口采用透明视窗封装，所述柔性电路板贴合在所述透明视窗内侧，所述透明视窗上还设置有允许所述测温传感器通过的开口。
8.一种植物体测温方法，其特征在于，包括：
步骤S1、基于待测植物体所需测量的区域范围，校准红外温度传感器的发射率；
步骤S2、基于所需测量的区域范围和精度需求，调节所述红外温度传感器到待测植物体的距离；
步骤S3、获取中空套管的表面温度与红外温度传感器的内部环境温度，确定所述红外温度传感器的测量温度补偿值；
步骤S4、基于所述红外温度传感器校准后的发射率与所述距离的远近，以及所述测量温度补偿值，探测获取待测植物体的温度。
9.如权利要求8所述的一种植物体测温方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：
测量待测植物体冠层或待测植物体整体温度时，所述红外温度传感器的发射率设定为0.988；
测量待测植物体的局部区域温度时，推动推杆以带动测温传感器向待测植物体运动，使测温传感器与待测植物体接触，基于红外温度传感器和测温传感器获取的温度值与所述红外温度传感器的初始发射率，校准所述红外温度传感器的发射率。
10.如权利要求9所述的一种植物体测温方法，其特征在于，所述红外温度传感器的初始发射率采用如下步骤获取：
微处理器将所述红外温度传感器的发射率修改为1；
将防护罩扣合在中空套管的前端口，并使所述测温传感器接触所述防护罩的内壁，获取所述防护罩的表面温度Tp'；
所述红外温度传感器获取所述防护罩的表面温度Ti'；
获取所述红外温度传感器的初始发射率为Ti'/Tp'。
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