专利名称：植物叶片温度测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种温度测量仪，尤其是涉及一种植物叶片温度测量仪。
背景技术：
植物叶片的温度是植物的一项重要生理参数。掌握植物叶片的温度对于了解植物 的蒸腾速率、光合效率等生理活动状态有着重要的帮助。目前，对于植物叶片温度测量的主 要方式为红外测温法，但是由于植物叶片的红外发射率的无法准确标定，所以使得测量在 被测量自身就出现了误差。另外，由于红外测温法对于测量角度、环境的严格要求，使在测 量植物叶片温度过程中存在多个误差源，最后的测量数据的不确定度大，最后测得的植物 叶片温度误差大。目前，常用的温度测量方法有钼热电阻、热电偶、红外测温法等。热电偶测温由于 存在冷端补偿，所以在低温区测量中热电偶的测量精度较低，并且成本相对较高。钼热电阻 测温在低温区测温中精度较热电偶测温高，并且成本更低，适合对植物叶片测量要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物叶片温度测量仪，选用适合低温范围内测量的 PtlOO钼热电阻传感器对植物叶片温度进行采集，使用单片式集成电路实现传感器输出信 号的转换，采用单片机处理电路实现植物叶片温度的处理及显示的功能。本发明采用的技术方案是MSP430单片机分别与PtlOO钼热电阻传感器信号调理电路、显示屏和按键电路连 接，叶片固定夹具中的PtlOO钼热电阻传感器与PtlOO钼热电阻传感器信号调理电路连接； 其中1)所述的PtlOO钼热电阻传感器信号调理电路由单片式集成芯片XTR105和 RCV420组成，单片式集成芯片XTR105的6脚经电阻Rem与PtlOO钼热电阻传感器信号输 出线1相连，电阻Rem两端并联降噪电容C1 ；PtlOO钼热电阻传感器信号输出线2通过调零 电阻Rz与单片式集成芯片XTR105的2脚连接，同时经过第一个三极管Q2与单片式集成芯 片XTR105的13脚以及PtlOO钼热电阻传感器信号输出线1相连；PtlOO钼热电阻传感器 信号输出线3经过线性补偿电阻RUNE1与RUNE2与单片式集成芯片XTR105的1、2和12脚相 连，并且单片式集成芯片XTR105的13与14脚并联后也与PtlOO钼热电阻传感器信号输出 线3相连；单片式集成芯片XTR105的3、4脚之间连接用于调节单片式集成芯片XTR105的 7脚输出电流放大倍数的电阻Rg;单片式集成芯片XTR105的8、9和10脚分别于第二个三 极管Q1的发射极E、基极B和集电极C相连；同时，单片式集成芯片XTR105的7脚与10脚 之间接第一电容C2 ；单片式集成芯片XTR105的10通过二极管D1接+12V电源；单片式集 成芯片XTR105的7脚与单片式集成芯片RCV420的3脚连接；单片式集成芯片RCV420的4、 5脚之间接第二电容C3，同时单片式集成芯片RCV420的4脚接-12V电源，单片式集成芯片 RCV420的2、5和13脚接地；单片式集成芯片RCV420的16脚接电源+12V，并通过第三电容C4接地；单片式集成芯片RCV420的10、11和12脚并联；单片式集成芯片RCV420的13和 14脚输出PtlOO钼热电阻传感器阻值变化后经信号调理电路的转化后的电压信号，并通过 电位器R1调节输出电压范围；2)输出电压端V0与MSP430单片机连接，显示屏与按键分别和MSP430单片机连接。所述的叶片固定夹具由叶片固定片和活动片构成，活动片能绕叶片固定夹具的一 端支点转动，活动片内侧面包有泡沫塑料作为隔热材料，泡沫塑料内安装PtlOO钼热电阻 传感器测头，PtlOO钼热电阻传感器测头通过PtlOO钼热电阻传感器信号线引出接PtlOO钼 热电阻传感器信号调理电路，叶片固定片和活动片间安装被测植物叶片，PtlOO钼热电阻传 感器工作面通过叶片固定夹具贴在被测植物叶片进行测量与采集。本发明具有的有益效果是本发明可简便的对植物叶片温度进行测量，分辨力为0. 3°C，可以分辨出植物叶片 温度的微小变化。
图1是PtlOO钼热电阻传感器信号调理电路接线图；最左端三个脚的接口用于外 接PtlOO钼热电阻传感器，最右端的接口用于连接MSP430单片机连接。图2是植物叶片温度测量仪器原理框图。图3是植物叶片温度测量仪PtlOO钼热电阻传感器工作俯视图。图4是植物叶片温度测量仪PtlOO钼热电阻传感器工作主视图。图中1、被测植物叶片；2、PtlOO钼热电阻传感器测头；3、PtlOO钼热电阻传感器 工作面；4、泡沫塑料；5、PtlOO钼热电阻传感器信号线；6、叶片固定夹具。
具体实施例方式如图1所示，所述的PtlOO钼热电阻传感器信号调理电路使用单片式集成芯片 XTR105和RCV420组成。单片式集成芯片XTR105的6脚经Rem与PtlOO钼热电阻传感器信 号输出线1相连，电阻Rem两端并联降噪电容C1 ；PtlOO钼热电阻传感器信号输出线2通过 调零电阻Rz与单片式集成芯片XTR105的2脚连接，同时经过三极管Q2与单片式集成芯片 XTR105的13脚以及PtlOO钼热电阻传感器信号输出线1相连；PtlOO钼热电阻传感器信号 输出线3经过线性补偿电阻RLINE1与RLINE2与单片式集成芯片XTR105的1、2和12脚相连， 并且单片式集成芯片XTR105的13与14脚并联后也与PtlOO钼热电阻传感器信号输出线3 相连。单片式集成芯片XTR105的3、4脚之间连接用于调节单片式集成芯片XTR105的7脚 输出电流放大倍数的电阻Rg。单片式集成芯片XTR105的8、9和10脚分别于三极管Q1的 发射极E、基极B和集电极C相连。同时，单片式集成芯片XTR105的7脚与10脚之间接电 容C2 ；单片式集成芯片XTR105的10通过二极管D1接+12V电源；单片式集成芯片XTR105 的7脚与单片式集成芯片RCV420的3脚连接。单片式集成芯片RCV420的4、5脚之间接电 容C3，同时单片式集成芯片RCV420的4脚接-12V电源，单片式集成芯片RCV420的2、5和 13脚接地；单片式集成芯片RCV420的16脚接电源+12V，并通过电容C4接地；单片式集成 芯片RCV420的10、11和12脚并联；单片式集成芯片RCV420的13和14脚输出PtlOO钼热
4电阻传感器阻值变化后经信号调理电路的转化后的电压信号，并通过电位器R1调节输出 电压范围。输出电压端V0与MSP430单片机连接，另一端与PtlOO钼热电阻传感器信号输 出端连接。本发明中的MSP430单片机选用MSP430F149，该单片机自带有AD转换，数据存储 器，可以实现对仪器硬件电路的简化，减小仪器的设计成本。按键实现对数据的定时存储。 显示屏采用定制的数码管液晶显示屏，可显示被测植物叶片的温度测量值，PtlOO钼热电阻 传感器选用测量范围为0-100°C的钼热电阻。如图2所示，本发明的MSP430单片机分别与PtlOO钼热电阻传感器信号调理电 路的电压输出端、显示屏和按键电路连接；PtlOO钼热电阻传感器信号调理电路的一端与 PtlOO钼热电阻传感器信号输出端相连；程序采用c语言进行编写。如图3所示，所述的PtlOO钼热电阻传感器测头2贴在被测植物叶片1。如图4所示，叶片固定夹具6由叶片固定片和叶片活动片构成，叶片活动片能绕叶 片固定夹具6的一端支点转动，叶片活动片内侧面包有泡沫塑料4作为隔热材料，泡沫塑料 4内安装PtlOO钼热电阻传感器测头2，Ptl00钼热电阻传感器测头2通过PtlOO钼热电阻 传感器信号线5引出接PtlOO钼热电阻传感器信号调理电路，叶片固定片和叶片活动片间 放置被测植物叶片l，Ptl00钼热电阻传感器工作面3通过叶片固定夹具贴在被测植物叶片 1进行测量与采集。本发明中的MSP430单片机选用MSP430F149，该单片机自带有A/D转换，数据存储 器，可以实现对仪器硬件电路的简化，减小仪器的设计成本。按键实现对数据的定时存储。 显示屏采用定制的数码管液晶显示屏，可显示被测植物叶片的温度测量值，PtlOO钼热电阻 传感器选用测量范围为o-ioo°c的钼热电阻。PtlOO钼热电阻传感器测头通过叶片固定夹 具夹在被测植物叶片表面，对被测叶片表面温度进行测量，测量信号通过PtlOO钼热电阻 传感器信号线传输给PtlOO钼热电阻传感器信号调理电路进行信号转换，输出0-3V的电压 到MSP430F430单片机进行A/D转换，A/D转换之后的数字量由MSP430单片机控制通过数码 管液晶显示屏显示被测叶片表面温度值，通过按键可以将显示的被数据存储在MSP430F149 内部的存储器内，以供记录与调用。
权利要求
一种植物叶片温度测量仪，其特征在于MSP430单片机分别与Pt100铂热电阻传感器信号调理电路、显示屏和按键电路连接，叶片固定夹具中的Pt100铂热电阻传感器与Pt100铂热电阻传感器信号调理电路连接；其中1)所述的Pt100铂热电阻传感器信号调理电路由单片式集成芯片XTR105和RCV420组成，单片式集成芯片XTR105的6脚经电阻Rcm与Pt100铂热电阻传感器信号输出线1相连，电阻Rcm两端并联降噪电容C1；Pt100铂热电阻传感器信号输出线2通过调零电阻Rz与单片式集成芯片XTR105的2脚连接，同时经过第一个三极管Q2与单片式集成芯片XTR105的13脚以及Pt100铂热电阻传感器信号输出线1相连；Pt100铂热电阻传感器信号输出线3经过线性补偿电阻RLINE1与RLINE2与单片式集成芯片XTR105的1、2和12脚相连，并且单片式集成芯片XTR105的13与14脚并联后也与Pt100铂热电阻传感器信号输出线3相连；单片式集成芯片XTR105的3、4脚之间连接用于调节单片式集成芯片XTR105的7脚输出电流放大倍数的电阻Rg；单片式集成芯片XTR105的8、9和10脚分别于第二个三极管Q1的发射极E、基极B和集电极C相连；同时，单片式集成芯片XTR105的7脚与10脚之间接第一电容C2；单片式集成芯片XTR105的10通过二极管D1接+12V电源；单片式集成芯片XTR105的7脚与单片式集成芯片RCV420的3脚连接；单片式集成芯片RCV420的4、5脚之间接第二电容C3，同时单片式集成芯片RCV420的4脚接-12V电源，单片式集成芯片RCV420的2、5和13脚接地；单片式集成芯片RCV420的16脚接电源+12V，并通过第三电容C4接地；单片式集成芯片RCV420的10、11和12脚并联；单片式集成芯片RCV420的13和14脚输出Pt100铂热电阻传感器阻值变化后经信号调理电路的转化后的电压信号，并通过电位器R1调节输出电压范围；2)输出电压端V0与MSP430单片机连接，显示屏与按键分别和MSP430单片机连接。
2.根据权利要求1所述的一种植物叶片温度测量仪，其特征在于所述的叶片固定夹 具(6)由叶片固定片和活动片构成，活动片能绕叶片固定夹具(6)的一端支点转动，活动片 内侧面包有泡沫塑料⑷作为隔热材料，泡沫塑料⑷内安装PtlOO钼热电阻传感器测头 (2)，PtlOO钼热电阻传感器测头(2)通过PtlOO钼热电阻传感器信号线(5)引出接PtlOO 钼热电阻传感器信号调理电路，叶片固定片和活动片间安装被测植物叶片(1)，PtlOO钼热 电阻传感器工作面(3)通过叶片固定夹具贴在被测植物叶片(1)进行测量与采集。
全文摘要
本发明公开了一种植物叶片温度测量仪。MSP430单片机分别与Pt100铂热电阻传感器信号调理电路的电压输出端、显示屏和按键电路连接；Pt100铂热电阻传感器信号调理电路由单片式集成芯片XTR105和RCV420组成，Pt100铂热电阻传感器信号调理电路的一端与Pt100铂热电阻传感器信号输出端相连。Pt100铂热电阻传感器测头贴在被测叶片表面，Pt100铂热电阻传感器上面套有遮光套，遮光套和Pt100铂热电阻传感器测头之间用泡沫塑料作为隔热材料使Pt100铂热电阻传感器测头与遮光套之间的热传递降到最小，Pt100铂热电阻传感器工作面贴在被测叶片表面进行测量与采集。本发明可简便的对植物叶片温度进行测量，分辨力为0.3℃分辨出植物叶片温度的变化。
文档编号G01K7/18GK101852654SQ20101016949
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者李东升, 郭天太, 郭琳 申请人:中国计量学院