JPH06273434A - 流速測定装置 - Google Patents

流速測定装置

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JPH06273434A
JPH06273434A JP8921793A JP8921793A JPH06273434A JP H06273434 A JPH06273434 A JP H06273434A JP 8921793 A JP8921793 A JP 8921793A JP 8921793 A JP8921793 A JP 8921793A JP H06273434 A JPH06273434 A JP H06273434A
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JP
Japan
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temperature sensor
heater
flow velocity
temperature
transpiration
Prior art date
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JP8921793A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Sugata
一博 菅田
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MATSUMURA SEIKI KK
Original Assignee
MATSUMURA SEIKI KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 主として植物の導管内水分の流速を測定する
こと。 【構成】 取付座6から突出させたヒーター7と、該ヒ
ーター7と同一方向に向かって取付座6から突出させ、
且つ、ヒーター7を間に第1温度センサー8Aと第2温
度センサー8Bとを設けると共に、前記第1温度センサ
ー8Aとヒーター7との間に第3温度センサー8Cを設
けた測定部3から成り、該測定部3により前記第1温度
センサー8Aと第2温度センサー8Bの温度差と、第1
温度センサー8Aと第3温度センサー8Cの温度差とを
測定し、前記双方の温度差の積を伝送することにより予
め記憶している計算式によって流速を計算するプログラ
ムを内蔵したコンピュータ5とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として植物の導管内
水分の流速を測定する流速測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】植物は、様々な外的、内的要因の変化に
合わせて、葉部への水の供給だけでなく養分や代謝産物
の輸送量を調整しており、この水の供給や養分及び代謝
産物の輸送は、茎内の蒸散流によって行われている。従
って、茎内の蒸散流の流速を測定することによって、多
くの生態情報を得ることができる。従来より、この植物
の茎内の蒸散流速の測定には、ヒートパルス茎内蒸散流
速測定法が用いられている。このヒートパルス茎内蒸散
流速測定法では、蒸散流内に熱パルスを与え蒸散流内の
2点の温度差の変化を測定し、この測定された温度差の
変化から、簡単な計算によって蒸散流速を求めることが
できる。この蒸散流速を求めるための装置として挙げら
れるものは、具体的には、植物等に取り付ける測定部
と、この測定部をコントロールするコントローラーと、
該コントローラーを経由して測定部で測定したデータを
入力して、予め記憶させているプログラムに基づいて演
算するコンピュータから成る流速測定装置である。
【0003】図5に示すものは、従来の流速測定装置を
構成する測定部30の断面図である。この測定部30
は、取付座31から所定間隔を開けて突出させた2本の
温度センサー32A、32Bと、該2本の温度センサー
32A、32Bの間で且つ該2本の温度センサー32
A、32Bを結ぶ線上で取付座31から突出させたヒー
ター33とから成る。
【0004】一方、従来の測定部30において、茎内の
蒸散流に垂直なヒーター33からの熱輸送式は次のよう
に表される。
【0005】
【数1】
【0006】数1において、x:ヒーターからの距離 T:ヒーターからxの点の上昇温度 t:ヒートパルス発生からの経過時間 H:茎に与えた単位長さ当たりの熱量 ρ:植物茎の密度 c:植物茎の比熱 k:植物茎の熱拡散係数 v:ヒートパルス速度、である。
【0007】図5の測定部30において、ヒーター33
から各々XAとXBの距離に置いた温度センサー32A、3
2Bで上昇温度の差△Tを測定する。図6は、その△T
の時間変化のシミュレーション結果を示す。数1より△
Tが0となる時間をt0 とし、△T=0とおくと数2が
得られる。即ち、t0 を計測するだけで、数2からヒー
トパルス速度vを簡単に求めることができる。蒸散流速
度Fは、予めキャリブレーション定数bを求めておき、
数3を用いることにより求めることができる。
【0008】
【数2】
【0009】
【数3】
【0010】数3において、F:茎内蒸散流速度 b:キャリブレーション定数 ρ1:植物茎内液の密度 c1:植物茎内液の比熱、である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の測定部30を用いたヒートパルス茎内蒸散流速測定
法では、簡単な計算によって蒸散流速を求めることがで
きる反面、求められる流速の範囲は狭い。即ち、図5に
示す測定部30を用いて△Tの測定範囲をヒートパルス
発生から120秒とした場合、数2からvを計算できる
範囲はvが0から0.17mm/sec 程度の狭い範囲であ
る。これは、vが0.17mm/sec より速い場合に、t
0 が0に近づいて計測が困難になることによる。このた
め、t0 の代わりに別途△Tが最大となる点tmを計測
しなければならず、計測時間が余分に掛かる不具合があ
る。又、この場合、△Tを微分して0とおいて求めた数
4からvを求めるのであるが、数4には、植物茎の熱拡
散計数kが含まれており、kを予め求めておかなくては
ならず、面倒である。
【0012】
【数4】
【0013】更に、上記のように蒸散流速の測定可能な
範囲は、温度センサー32A、32Bを配置する位置に
よって変化するのであるが、植物の種類によって蒸散流
速の測定可能な範囲が異なるため、上記従来例の測定部
30では、植物の種類によって温度センサー32A、3
2Bの配置を変えた専用の測定部30を別途設計する必
要があり、余分な費用が掛かるという問題点を有する。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明に係る流速測定装
置は、上記従来例の有する技術的課題を解決するため、
以下に示すように構成したことを特徴とする。即ち、取
付座から突出させたヒーターと、該ヒーターと同一方向
に向かって取付座から突出させ、且つ、ヒーターを間に
第1温度センサーと第2温度センサーとを設けると共
に、前記第1温度センサーとヒーターとの間に第3温度
センサーを設けた測定部から成り、該測定部により前記
第1温度センサーと第2温度センサーの温度差と、第1
温度センサーと第3温度センサーの温度差とを測定し、
前記双方の温度差の積を伝送することにより予め記憶し
ている計算式によって流速を計算するプログラムを内蔵
したコンピュータとから成る流速測定装置としたもので
ある。
【0015】
【作用】上記のように、ヒートパルス茎内蒸散流速測定
法による流速測定装置において、t0 は温度センサーを
置く位置によって変化する。このため、前記数2を用い
て簡易に算定できるvの範囲は、温度センサーを置く位
置に依存することとなるが、測定したいvの範囲によっ
て温度センサーの位置を変更できれば、蒸散流速の測定
可能な範囲を広くとれる。しかし、植物茎中で温度セン
サーを移動させるのは現実的に不可能であり、本発明に
係る上記構成の流速測定装置では、予め定めた取付座の
3箇所に温度センサーを置き、これら温度センサーにお
ける2対の温度差を測定に用いる。具体的には、本発明
の流速測定装置は、取付座から突出させたヒーターと、
該ヒーターと同一方向に向かって取付座から突出させ、
且つ、ヒーターを間に第1温度センサーと第2温度セン
サーとを設けると共に、前記第1温度センサーとヒータ
ーとの間に第3温度センサーを設けた測定部を具備す
る。
【0016】又、前記構成の測定部を用いた場合、コン
ピュータに第1温度センサーと第2温度センサーの温度
差と、第1温度センサーと第3温度センサーの温度差の
情報を別々に電送するためには、従来の流速測定装置に
比べて2倍の信号線が必要であるが、流速測定装置が農
地等の広い場所で利用されることを考えると、信号線が
増えることは避けなければならない。ところが、蒸散流
速の測定には、前記双方の温度差の何方かが0となる時
間だけが必要であるため、これらの積を電送するだけで
十分である。このことに鑑みて、本発明に係る流速測定
装置は、前記測定部により第1温度センサーと第2温度
センサーの温度差と、第1温度センサーと第3温度セン
サーの温度差とを測定し、前記双方の温度差の積を伝送
することにより予め記憶している計算式によって流速を
計算するプログラムを内蔵したコンピュータを具備す
る。即ち、前記双方の温度差の情報を別々に電送する代
わりに、この双方の温度差の積を電送することにより、
上記のような信号線の増加という不具合を回避できる。
【0017】図4に、ヒートパルスを与えた時の、前記
双方の温度差△TABと△TAC及びこれらの積MTの時間
経過のシミュレーション結果を示す。図4において、△
TAB=0となる時間をtAB0 、△TAC=0となる時間を
tAC0 とする。MTはtAB0とtAC0 の2点において0
となる。ただし蒸散流速が速い場合は、tAB0 が0に近
づいて測定できなくなり、又、蒸散流速が遅い場合に
は、tAC0 が測定時間を越えて測定できなくなる。とこ
ろが、測定の結果得られたMT=0なる点が一つしかな
かった場合、測定された結果がtAB0 とtAC0 のどちら
であるかはMTの正負の変化から決定できる。図4に示
される通り、MTはtAB0 の前後では正から負へ、tAC
0 の前後では負から正へ変化するため、tAB0 とtAC0
の何方か一方が測定できれば、数2によってvを求める
ことができる。
【0018】このように、3箇所に温度センサーを置く
と共にこれら温度センサーにおける2対の温度差の積を
伝送する本発明の流速測定装置を用いると、vが1.0
mm/sec 程度まで数2を用いて簡易にvを算定できる。
即ち、非常に簡易な原理により、従来の流速測定装置よ
り格段に広いvの測定範囲を得ることができ、これによ
り、1種類の流速測定装置で多くの種類の植物の蒸散流
速の測定を行うことが可能となる。
【0019】
【実施例】以下、本発明に係る流速測定装置の実施例に
ついて、図1乃至図3を参照しつつ説明する。本発明に
係る流速測定装置1は、図1に示すように、植物等2に
取り付ける測定部3と、この測定部3をコントロールす
るコントローラー4と、該コントローラー4を経由して
測定部3で測定したデータを入力して予め記憶させてい
るプログラムに基づいて演算するコンピュータ5から成
る。
【0020】測定部3は、図2に示すように、合成樹脂
成形品等から成る取付座6から突出させたヒーター7
と、該ヒーター7と同一方向に向かって取付座6から突
出させ、且つ、ヒーター7を間に第1温度センサー8A
と第2温度センサー8Bとが設けられると共に、前記第
1温度センサー8Aとヒーター7との間に第3温度セン
サー8Cが設けられている。これらヒーター7及び第1
温度センサー8A、第2温度センサー8B及び第3温度
センサー8Cは、植物等2内に差し込んで測定を行うた
めにある程度の強度を要し、又、先端が鋭角に形成され
たものである。更に、このようなヒーター7及び第1温
度センサー8A、第2温度センサー8B及び第3温度セ
ンサー8Cは各々ケーブル9を介してコントローラー4
と接続されている。
【0021】コントローラー4は、複数の測定部3を接
続し得るような接続端子を有している。この実施例で
は、1乃至8個の測定部3を接続することができ、これ
らはチャンネル10によって選択できる。又、コントロ
ーラー4には、0乃至9の数字等を入力する入力キー1
1及び入力した数値等を表示する表示部12等が必要に
応じて設けられている。又、このコントローラー4に
は、測定部3からの入力信号をコンピュータ5に転送す
る出力部が内蔵されている。コンピュータ5へのデータ
の転送は、ケーブル9によっても電波によるものであっ
てもよい。又、山岳部のような送電配線がないような場
所での使用を可能ならしめるために、太陽電池の設備を
も具備しているものであればより好ましい。
【0022】コンピュータ5は、コントローラー4から
送られてくる信号に基づいて、前記した茎内蒸散流速度
Fを計算して出力する。この出力表示は、例えば図3に
示されるように、チャンネルNO、月日、時刻、xA
(第1温度センサー8Aのヒーター7からの距離)、x
B (第2温度センサー8Bのヒーター7からの距離)、
xC (第3温度センサー8Cのヒーター7からの距
離)、前記tAB0 とtAC0 、v(ヒートパルス速度)等
を表示及び印字する。
【0023】尚、使用時において測定部3を植物等2へ
取り付けるには、その植物等2がある程度の硬さを有し
ていれば第1温度センサー8A、第2温度センサー8
B、第3温度センサー8C及びヒーター7を差し込むだ
けで固定できるが、草本類の茎のように柔らかい場合に
は、図1に示すように取付座6に設けたベルト13等に
よって茎に取り付けるようにすればよい。尚、本実施例
の流速測定装置1は、植物の導管内の水分流速を求める
他、動物の体内水分の流速、密閉された水道管内の水の
流速(水漏れの有無の調査のため)等にも種々応用でき
る。
【0024】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の流速測定装置によると、植物の茎等に温度センサー
とヒーターを差し込むだけの簡単な操作で、その植物の
導管内の水分流速を正確に測定することができる。更
に、本発明の流速測定装置は、予め定めた3箇所に温度
センサーを置いて、これら温度センサーの2対の温度差
を測定し、この2対の温度差の積を伝送することで蒸散
流速を算定することができる。このような非常に簡易な
原理により、従来の流速測定装置に比して格段に広い測
定範囲を得ることができる。このため、何種類かの流速
測定装置を用いることなく、1種類の流速測定装置で多
くの種類の植物の蒸散流速の測定を行うことができ、作
業の迅速化を高めると共に作業能率の向上及び費用の削
減を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の全体説明図。
【図2】測定部の断面説明図。
【図3】コンピュータの出力例。
【図4】ヒートパルスを与えた時の温度差△TABと△T
AC及びこれらの積MTの時間変化のシミュレーション結
果のグラフ。
【図5】従来例の測定部の断面説明図。
【図6】従来例の流速測定装置によって測定される2本
の温度センサー32A、32Bにおける上昇温度の差△
Tの時間変化のシミュレーション結果のグラフ。
【符号の説明】
1 流速測定装置 3 測定部 5 コンピュータ 6 取付座 7 ヒーター 8A 第1温度センサー 8B 第2温度センサー 8C 第3温度センサー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 取付座から突出させたヒーターと、該ヒ
    ーターと同一方向に向かって取付座から突出させ、且
    つ、ヒーターを間に第1温度センサーと第2温度センサ
    ーとを設けると共に、前記第1温度センサーとヒーター
    との間に第3温度センサーを設けた測定部から成り、該
    測定部により前記第1温度センサーと第2温度センサー
    の温度差と、第1温度センサーと第3温度センサーの温
    度差とを測定し、前記双方の温度差の積を伝送すること
    により予め記憶している計算式によって流速を計算する
    プログラムを内蔵したコンピュータとから成る流速測定
    装置。
JP8921793A 1993-03-23 1993-03-23 流速測定装置 Pending JPH06273434A (ja)

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