CN202471166U

CN202471166U - 新型体积测定仪

Info

Publication number: CN202471166U
Application number: CN2012200555815U
Authority: CN
Inventors: 张绍铃; 席东; 陶书田; 张虎平; 吴俊�; 齐开杰; 李梦瑶
Original assignee: Nanjing Agricultural University
Current assignee: Nanjing Agricultural University
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2022-02-21

Abstract

一种新型体积测定仪，其特征在于包括平板(1)、电子秤(2)、水平仪(4)、实物烧杯(6)、天平烧杯(7)和橡胶管(8)，所述电子秤(2)和水平仪(4)设置在平板(1)上，电子秤(2)上设有天平烧杯(7)，实物烧杯(6)设置在平板(1)上，橡胶管(8)的两端分别放置在实物烧杯(6)和天平烧杯(7)内。本实用新型的使用方法简单、便捷、快速，测量时只需待两个烧杯中液面相平时，记下电子秤的读数即可，可以个人单独作业。本实用新型的推广性和应用性很强。本实用新型能够连续、定点、实时、准确的测定果实的体积，跟踪果实个体的生长发育状况，这对于研究果实生长发育动态模型及生长发育的调控均有重要的使用价值，另外，根据实际情况选取适宜的盛量器，则可以测定所有不规则形状物体的体积，因此，具有非常广阔的应用前景。

Description

新型体积测定仪

技术领域

本实用新型的新型体积测定仪涉及果实体积的准确测定，属于植物生理学及植物发育生物学领域。

背景技术

通过研究作物的生长发育动态来建立作物的生长发育模拟模型软件系统，已经是“数字农业”发展的一个必然趋势。目前我国在大豆、棉花、黄瓜、番茄、苹果、柿子等作物中已经建立了初始的模型，这为农业生产进行区域产量预测、年际产量波动和风险评价、气候变化影响评价等提供了重要的依据，为农业走向高产、稳产、优质、高效奠定了基础，它将成为推动农业科学研究与应用的重要工具，因此，对作物生长发育动态的研究显得至关重要。

在对果树果实生长发育动态的研究中，果实体积是一个很重要的指标，目前测定果实体积常见的方法主要有直接测定法、模型公式法、排水法、果实表面积法、圆球体积法、纵横径法等，但是都具有一定的不足之处。直接测定法就是用量筒或量杯直接测定果实的体积，但由于量筒口径太小，只能测定一些体积很小的物体，而量杯由于其刻度线不均匀，读数误差大，不够准确。模型公式法测量简单，只需一把游标卡尺即可，但其局限性太大，一种公式只能针对一种模型，而且模型与果实实际形状往往有很大差别，即使是同一品种的果实，其形状也有差异，因此这种方法不能准确地测量不同果实的体积。

排水法是目前公认的测量果实体积最准确的一种方法，即将一个盛满水的烧杯放入一个底面积比烧杯大的容器中，然后将果实放入盛满水的烧杯中，这样烧杯中的水就会溢出到容器中，再把容器中的水倒入量筒中，这样量筒测出的体积就是果实的体积，但是在将果实放入烧杯时，由于水的表面张力影响，溢出水的体积必然会小于果实实际体积(在果实体积小的情况下，此现象更明显，出现液面上升不明显，且水不往外溢的情况)，此外，烧杯外壁、杯底、容器内壁残留的水会使误差更大，并且排水法不便于在大田中应用，这就使得该法不能对果实进行定果生长发育动态的研究。其它诸如，果实表面积法，圆球体积法，纵横径法等测定果实体积的方法虽然操作方法相对较为简单，但其所测结果也都存在准确度差、精确度低的问题，尤其是需要将果实采摘下来进行测定，跟踪的果实发育状态只能是不同果实、不同发育时期的状态，由此造成果实个体差异间的系统性误差，所以也不能用于准确测定果实生长发育动态变化的研究。

因此，实际生产或研究中迫切需要一种能够准确、快速、实时测定树上果实生长发育动态变化特点，且又不需要从树上采下果实就能直接测定果实体积的方法。针对上述各种方法的优缺点，基于虹吸现象和连通器原理，我们设计出了新型体积测定仪，该仪器不仅使用简单、快速、方便，最重要的是能准确地测定各种不同形状的果实体积，且可以准确跟踪果实个体的生长发育状况，避免了果实生长过程中因个体差异造成的误差，这对于研究果实生长发育动态模型及发育调控均有重要的实用价值。此外，本实用新型还可以测定任何不规则的物体，不管其有多大，只要有能装下它的容器，就能准确测定出其体积，因此具有非常广阔的应用前景。

发明内容

本实用新型的目的是：提供了一种能够直接在植株上对各种形状果实进行连续、定点、实时、准确的体积测定的新型体积测定仪(即在植株上对果实进行活体测定)，为更好的研究与果实体积变化相关的课题(如，果实生长动态)提供帮助。

本实用新型的技术方案如下：

一种新型体积测定仪，包括平板1、电子秤2、水平仪4、实物烧杯6、天平烧杯7和橡胶管8，所述电子秤2和水平仪4设置在平板1上，电子秤2上设有天平烧杯7，实物烧杯6设置在平板1上，橡胶管8的两端分别放置在实物烧杯6和天平烧杯7内。

所述电子秤2通过电子秤固定装置3设置在平板1上。电子秤固定装置3可做成一个刚好嵌入电子秤的凹槽。所述实物烧杯6的两侧设有烧杯固定调节装置5，烧杯固定调节装置5上设有烧杯螺旋调节护托9，烧杯螺旋调节护托9一端为弓形，另一端为螺杆，螺杆与烧杯固定调节装置5连接。所述天平烧杯7的两侧设有烧杯固定调节装置5，烧杯固定调节装置5上设有烧杯螺旋调节护托9，烧杯螺旋调节护托9一端为弓形，另一端为螺杆，螺杆与烧杯固定调节装置5连接。挂在枝头11上被测量果实10无需摘取，就可直接放置在实物烧杯6内测量。

本实用新型利用虹吸现象，用橡胶管把两个烧杯连起来制成一个连通器，把果实完全浸入到盛水的实物烧杯中时，实物烧杯和天平烧杯中液面升高至相同高度，且天平烧杯中液面上升的体积与浸入实物烧杯液面中果实的体积有一线性关系，通过此关系式我们就可以用天平烧杯中液面上升的体积来准确测出浸入实物烧杯中果实的体积，而天平烧杯中液面上升的体积可以通过电子秤上水的质量变化得出。本实用新型使用简单、方便、快速，能够连续、定点、实时、准确地测定各种形状果实的体积，跟踪果实个体的生长发育状况，即不需要从树上摘下果实就能连续、准确测定出果实的体积，避免了常规方法在果实不同发育期通过采样测体积而造成的个体差异之间的误差，这对于研究果实生长发育动态模型及生长发育的调控均有重要的实用价值。此外，本实用新型还实用于监测其它作物果实体积膨大动态的特性，因此具有非常广阔的应用前景。

本实用新型具有以下优点：

1本实用新型使用方法简单，便捷，快速。测量时，只需待两个烧杯中液面相平时，记下电子秤的读数即可，可以个人单独作业。

2本实用新型所测数据的准确性高。由于梨果实为典型的不规则球体，因此采用一般的公式法很难准确的测算出其真实的体积，而本实用新型经过室内标定后，实物烧杯中水体积的变化和电子秤上质量的变化相关性非常高，相关系数可以达到1，可见电子秤质量的增加可以很准确地反映果实的体积，且误差很小，比以往任何一种测定果实体积的方法都准确。

3本实用新型不仅可以对果实进行离体测量，还可以根据需要直接测定长在树上的果实体积变化，不需要果实脱离树体就能实时测定其生长发育动态变化，避免了在果实生长发育研究中个体差异造成的误差，为果树果实的生长动态的研究奠定了基础。

4本实用新型的推广性和应用性很强。本实用新型不仅可以测定梨果实的体积，还可用于测定其它作物果实的生长动态变化，根据实际情况选取适宜的盛量器，则可以测定所有不规则形状物体的体积，因此，具有非常广阔的应用前景。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图之一。

图2是本实用新型的结构示意图之二。

图3是本实用新型的测量原理示意图。

图中零部件的标号说明：1为平板、2为电子秤、3为电子秤固定装置、4为水平仪、5为烧杯固定调节装置、6为实物烧杯、7为天平烧杯、8为橡胶管、9为烧杯螺旋调节护托、10为被测量果实、11为枝头。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1至3，一种新型体积测定仪，包括平板1、电子秤2、水平仪4、实物烧杯6、天平烧杯7和橡胶管8，所述电子秤2和水平仪4设置在平板1上，电子秤2上设有天平烧杯7，实物烧杯6设置在平板1上，橡胶管8的两端分别放置在实物烧杯6和天平烧杯7内。电子秤2通过电子秤固定装置3设置在平板1上。电子秤固定装置3可做成一个刚好嵌入电子秤的凹槽。实物烧杯6的两侧设有烧杯固定调节装置5，烧杯固定调节装置5上设有烧杯螺旋调节护托9，烧杯螺旋调节护托9一端为弓形，另一端为螺杆，螺杆与烧杯固定调节装置5连接。天平烧杯7的两侧设有烧杯固定调节装置5，烧杯固定调节装置5上设有烧杯螺旋调节护托9，烧杯螺旋调节护托9一端为弓形，另一端为螺杆，螺杆与烧杯固定调节装置5连接。挂在枝头11上被测量果实10无需摘取，就可直接放置在实物烧杯6内测量。

新型体积测定仪，其特征是：

1虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的，即利用水柱压力差，使水上升后再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边的大气压力相等，容器内的水面变成相同的高度，水就会停止流动。

2仪器构造：它是由平板1、电子秤2、电子秤固定装置3、水平仪4、烧杯固定调节装置5、实物烧杯6规格有250ml、500ml、1000ml、天平烧杯7规格有250ml、500ml、橡胶管8、烧杯螺旋调节护托9构成。其中平板、电子秤固定装置、烧杯固定调节装置都是由亚克力塑料制作而成。电子秤的量程是500g，可精确到0.1g。在实物烧杯和天平烧杯中各加入一定量的水，然后用橡胶管连起来制成一个连通器，使两个烧杯液面高度相同。水平仪用于确定水平状态。

3质量体积转化：天平烧杯置于电子秤之上，由于水的密度为1g/(cm)³，即1g质量的水相当于1ml体积的水，电子秤读数的增加可以转换成天平烧杯中水的体积增加，由于连通器的原理，进而可以通过电子秤读数算出浸没实物烧杯液面物体的体积。

4室内曲线标定：在室内用不同体积梯度的水加入到实物烧杯中，从而找出加入实物烧杯中水的体积与天平烧杯液面上升体积(通过电子秤读数转化)的线性关系，经过excel分析来确定公式y＝ax+b(x代表电子秤的读数，y代表加入实物烧杯中水的体积)和相关系数。表1为不同型号烧杯配置线性关系公式与相关系数。

表1不同型号烧杯配置线性关系公式

5室外梨果体积测定：选取适当型号的实物烧杯与天平烧杯并固定好，用橡胶管制成连通器，电子秤读数归0，接着将所测果实完全浸没到实物烧杯液体中，到果顶刚刚浸入液面时终止浸入，待两个烧杯中液面相平时，记下电子秤的读数x₁，将x₁代入公式(与型号相匹配的线性关系式)y＝ax+b的x，即可得出果实的实际体积。操作过程中读数时水平仪应始终保持水平状态，以排除液面倾斜导致读数的误差，而且天平烧杯与护托一定不能接触，护托只是起到防止烧杯滑落的作用，若是不小心使天平烧杯碰到护托则轻轻移动烧杯，使其分离即可。

(一)实验操作

1、根据所要测定果实体积大小选取适宜型号的烧杯，从表1中找出其对应的公式。

2、将实物烧杯和天平烧杯分别固定好，然后加入一定量的水，用一根不漏气的橡胶管把它们连起来制成一个连通器(橡胶管必须充满水)，当水平仪中的小气泡在中央，同时两个烧杯液面相平时，将电子秤读数归0。

3、将树上所要测的果实完全浸没到实物烧杯液体中，到果实刚刚浸没为好(以排除果柄带来的误差)，待水平仪中的小气泡在中央，同时实物烧杯与天平烧杯液面相平时，记下电子秤的读数x₁。将x₁代入公式y＝ax+b的x，求出y即可，则y所代表的值即为果实体积。

(二)结果计算

本实验选取的型号为5，即选择公式y＝2.5586x-0.0949，读数x₁＝93.7，代入公式得y＝239.6则此果实的体积为239.6(cm)³。

Claims

1.一种新型体积测定仪，其特征在于包括平板(1)、电子秤(2)、水平仪(4)、实物烧杯(6)、天平烧杯(7)和橡胶管(8)，所述电子秤(2)和水平仪(4)设置在平板(1)上，电子秤(2)上设有天平烧杯(7)，实物烧杯(6)设置在平板(1)上，橡胶管(8)的两端分别放置在实物烧杯(6)和天平烧杯(7)内。

2.根据权利要求1所述新型体积测定仪，其特征是所述电子秤(2)通过电子秤固定装置(3)设置在平板(1)上。

3.根据权利要求2所述新型体积测定仪，其特征是所述电子秤固定装置(3)为一个刚好嵌入电子秤(2)的凹槽。

4.根据权利要求1所述新型体积测定仪，其特征是所述实物烧杯(6)的两侧设有烧杯固定调节装置(5)，烧杯固定调节装置(5)上设有烧杯螺旋调节护托(9)，烧杯螺旋调节护托(9)一端为弓形，另一端为螺杆，螺杆与烧杯固定调节装置(5)连接。

5.根据权利要求1所述新型体积测定仪，其特征是所述天平烧杯(7)的两侧设有烧杯固定调节装置(5)，烧杯固定调节装置(5)上设有烧杯螺旋调节护托(9)，烧杯螺旋调节护托(9)一端为弓形，另一端为螺杆，螺杆与烧杯固定调节装置(5)连接。