专利名称：植物叶片生长传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于植物生长生理信息传感器。植物生长是一个缓慢的变化过程，其各部分生长引起的变化是很微小的。因此本传感器的核心是微米数量级的高精度位移检测。
本发明采用的是一种电场屏蔽释放原理的位移电容传感器作为检测元件。
背景技术：
在传统的利用电容检测位移的方法中，主要以直接改变电容两电极之间相对距离或直接改变两电极相对面积两种方式，但要检测微米级的位移变化，为了有足够的检测灵敏度或分辩率，两电极之间初始的距离必须很小才能保证足够的相对位移变化率。而距离越小，初始电容越大，检测量程就要放大，又减小了电容检测的分辩率。另外直接改变电极间距的方法，位移与电容变化是非线性关系，改变两对面积的方法，在极板纵向位移时要保证横向间距不变是很困难的，而本发明采用的电场屏蔽释放原理的电容位移传感方法克服了上述方法的缺点。
发明内容
本发明根据检测植物叶片生长的需要，植物叶片生长传感器其特征是由轻质测量夹与微位移传感电容共同组成，测量夹是由上夹片下夹片和软弹簧组成，微位移传感电容是由电容极板A、电容极板B和插入两极板之间的屏蔽极板P组成，测量夹与位移传感电容屏蔽电极机械连接，使夹具位移直接变为屏蔽电极位移，位移传感电容由屏蔽线引至由带有源屏蔽电路构成的变送器变为相应电信号。
植物叶片生长传感器中的微位移传感器电容是两个屏蔽架(6)、(7)和中间屏蔽片(11)组成，电极片(8)、(9)固定在屏蔽架上，屏蔽片(11)由一细软导线雨屏蔽架相连，三个电极由(11)、(12)、(13)三根导线引至变送器，其中(11)、(12)两电极引线为屏蔽线，其外屏蔽层与(13)相连。
图1为本发明的电场屏蔽释放原理示意图图1中电容极板A与电容极板B组成一个相对面积，相对距离固定不变的平板电容。在两极板中间的电场中插有一片屏蔽电极板P，当此电极板与测量电路中有源等电位屏蔽端相连后，被此极板挡住的空间电场被屏蔽，未挡住的空间电场被释放。此时AB组成的电容，其电容量只与被释放部分相对面积有关，被屏蔽部分由于电场的消失而电容量也没有了。该电容量将与屏蔽电极插入电场中位置成线性关系的变化。当屏蔽电极全部插入时，电容可以变为0或极小，从而消除了初始电容，可以用极小检测量程得到很高的检测分辩率。
根据平板电容计算公式，若两固定极板宽度为20mm，间距为0.2mm，由0.1mm金属片作屏蔽极插入其间，位移变化1mm，释放的电容量可达0.82Pf，只要用2000字/Pf的检测电路。就可实现0.5微米的检测分辩率，构成一个高精度微位移传感器。
图2为本发明原理示意图，图3为测微电容放大图由轻质材料制成的1上夹片 2下夹片 3轴 4软弹簧组成一个测量夹该测量夹夹住叶片A，叶片长生过程中，其厚度变化引起测量夹片位移变化，该位移变化带动测微电容5中屏蔽片11的位移，引起电容量变化，该电容量变化由带有源屏蔽端的测量电路构成的变送器转变为电信号，实现叶片生长信息传感采集。
测微位移电容结构放大图中，8、9为固定电极片，11为粘在10绝缘片上的屏蔽片，6、7为防止外界干扰的屏蔽架，同时也是固定极板的固定架，屏蔽片11由一细软导线与屏蔽架相连，三个电极由11、12、13三根导线引至变送器，其中11、12两电极引线为屏蔽线，其外屏蔽层与13相连。
权利要求1.植物叶片生长传感器其特征是由轻质测量夹与微位移传感电容共同组成，测量夹是由上夹片下夹片和软弹簧组成，微位移传感电容是由电容极板A、电容极板B和插入两极板之间的屏蔽极板P组成，测量夹与位移传感电容屏蔽电极机械连接，使夹具位移直接变为屏蔽电极位移，位移传感电容由屏蔽线引至由带有源屏蔽电路构成的变送器变为相应电信号。
2.根据权利要求1所述的植物叶片生长传感器，其特征是微位移传感器电容是两个屏蔽架(6)、(7)和中间屏蔽片(11)组成，电极片(8)、(9)固定在屏蔽架上，屏蔽片(11)由一细软导线雨屏蔽架相连，三个电极由(11)、(12)、(13)三根导线引至变送器，其中(11)、(12)两电极引线为屏蔽线，其外屏蔽层与(13)相连。
专利摘要本植物叶片生长传感器，由轻质测量夹将植物叶片生长过程中的厚度变化，转变为微小的位移，由测量夹带动电场屏蔽释放式微位移电容传感器的屏蔽电极片，使传感电容量产生与位移量成线性关系的变化，送到由带有源屏蔽端的微电容远传测量电路组成的变送器，转变为相应电压或电流信号，实现叶片生长信息的传感采集。由于电场屏蔽释放原理，最大限度减少了电容测量中分布电容和初始电容，大大提高了微小电容检测的分辨率，从而使其实现微米数量级的位移高精度检测。
文档编号G01N27/22GK2619260SQ0323974
公开日2004年6月2日 申请日期2003年2月27日 优先权日2003年2月27日
发明者赵春江, 张焕勋, 乔晓军, 王纪华, 杨月英, 杜小鸿 申请人:北京农业信息技术研究中心