CN105511526A - 植物电信号检测对比实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种植物电信号检测对比实验装置，用于探索研究植物在不同参数的生长环境下的电信号变化规律。所述植物电信号检测对比实验装置包括植物生长实验箱，植物电信号提取装置以及控制计算机三部分；控制计算机调节植物生长实验箱内的温湿度、光照强度、二氧化碳浓度参数，同时控制植物电信号提取装置采集不同生长环境下的植物电信号。本植物电信号检测对比实验装置具有信息化程度高，结构简单，操作方便的特点，能够实时地检测植物生长环境参数变化时的植物电信号变化，为植物电信号检测从实验室研究到实际应用提供了前期基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种植物电信号检测对比实验装置，具体来说是利用植物生长实验箱调节产生不同参数的植物生长环境，通过调节温湿度、光照强度的参数大小变化，来检测植物体内电信号的不同，以此探索研究温湿度、光照强度参数变化对植物电信号的影响规律。
背景技术
随着现代微弱信号检测处理技术的发展和计算机信息采集技术在农业上的广泛应用，植物微弱电信号的提取和分析将更具可行性和科学性。植物电信号是与植物生理过程、体内传送信息相关的重要植物生理信号，它是植物对环境变化刺激做出的反应。可以通过观察植物电信号的变化来监测外界环境的变化，可调节植物与外部环境间的联系，作为温室生产调控环境因子的一个参考依据。调控环境因子最优化，使植物生长达到最佳状况。因此，开展植物微弱电信号的检测研究将会在设施农业、信息化农业方面发挥越来越重要的作用，进一步推动我国农业自动化的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种探索研究植物在不同参数的生长环境下的电信号规律的对比实验装置，通过调节温湿度、光照强度参数的变化，来实验对比得出参数不同变化对植物电信号的影响规律。
本发明所采用的技术方案是：一种植物电信号检测对比实验装置，包括植物生长实验箱，植物电信号提取装置以及控制计算机三部分；植物生长实验箱由智能控制模块、环境参数检测装置与环境参数调节装置组成，其中环境参数检测装置与智能控制模块的输入端口相连，环境参数调节装置与继电器端子排相连，继电器端子排与智能控制模块的通用输出端口相连，智能控制模块通过RS232串行通信数据线与控制计算机相连；其中植物电信号提取装置由正电极、负电极、参考电极、屏蔽网、高速屏蔽线、信号检测单元、数据采集板卡组成，正电极、负电极、参考电极与信号检测单元通过高速屏蔽线相连，信号检测单元与数据采集板卡通过高速屏蔽线相连，数据采集板卡通过USB通信数据线与控制计算机相连。
所述的环境参数检测装置由温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光照传感器组成，分别安装在植物生长实验箱的底部、中部以及顶部，其中温湿度传感器通过两线制串行接口与智能控制模块相连，二氧化碳浓度传感器和光照传感器与智能控制模块的两个模拟/数字转换接口相连。
所述的环境参数调节装置由LED光源板、温度调节器、湿度调节器、二氧化碳浓度调节器以及空气调节器组成，其中温度调节器、湿度调节器、二氧化碳浓度调节器以及空气调节器与继电器端子排相连，继电器端子排与智能控制模块的通用输出端口相连，LED光源板与智能控制模块的PWM调制输出端口相连。
所述的植物电信号提取装置包括正电极、负电极、参考电极、屏蔽网、高速屏蔽线、信号检测单元以及数据采集板卡，屏蔽网罩住检测植物，信号检测单元具有三个输入端口，其中：所述正电极的一端***检测植物的叶片表面，另一端与所述信号检测单元的第一输入端通过高速屏蔽线相连；所述负电极的一端***检测植物的叶片表面，另一端与所述信号检测单元的第二输入端通过高速屏蔽线相连；所述参考电极的一端***检测植物根部的土壤内部，另一端与所述信号检测单元的第三输入端通过高速屏蔽线相连，同时参考电极与地相连。
所述的信号检测单元包括差分输入电路、低通滤波电路、高通滤波电路、50Hz陷波电路以及放大电路，且所述的信号检测单元具有输出端，采用高速屏蔽线与数据采集板卡相连。
附图说明
图1是本植物电信号检测对比实验装置结构示意图。
图2是本植物电信号检测对比实验装置环境参数检测装置电路原理图。
图3是本植物电信号检测对比实验装置环境参数调节装置结构示意图。
图4是本植物电信号检测对比实验装置植物电信号提取装置结构示意图。
图5是本植物电信号检测对比实验装置信号检测单元结构示意图。
附图标记：1-植物生长实验箱；2-LED光源板；3-制冷器；4-加热棒；5-排风风扇；6-进风风扇；7-加湿器；8-二氧化碳发生器；9-温湿度传感器；10-二氧化碳浓度传感器；11-光照传感器；12-继电器端子排；13-智能控制模块；14-正电极；15-负电极；16-参考电极；17-检测植物；18-信号调理单元；181-差分输入电路；182-低通滤波电路；183-高通滤波电路；184-50Hz陷波电路；185-放大电路；19-屏蔽网；20-高速屏蔽线；21-数据采集板卡；22-USB通信数据线；23-RS232串行通信数据线；24-控制计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
本植物电信号检测对比实验装置主要用于探索研究不同参数的植物生长环境对植物电信号的影响规律。
如图1所示，本发明的植物电信号检测对比实验装置，包括植物生长实验箱1，植物电信号提取装置以及控制计算机24三部分；植物生长实验箱1由智能控制模块13、环境参数检测装置与环境参数调节装置组成，其中环境参数检测装置由温湿度传感器9、二氧化碳浓度传感器10以及光照传感器11组成，环境参数调节装置由LED光源板2、温度调节器、湿度调节器、二氧化碳浓度调节器以及空气调节器组成；环境参数检测装置与智能控制模块13的输入端口相连，环境参数调节装置与继电器端子排12相连，继电器端子排12与智能控制模块13的通用输出端口相连，智能控制模块13通过RS232串行通信数据线23与控制计算机20相连；其中植物电信号提取装置由正电极14、负电极15、参考电极16、信号检测单元18、屏蔽网19、高速屏蔽线20、数据采集板卡21组成，屏蔽网19罩住检测植物17，正电极14、负电极15、参考电极16与信号检测单元18通过高速屏蔽线20相连，信号检测单元18与数据采集板卡21通过高速屏蔽线20相连，数据采集板卡21通过USB通信数据线22与控制计算机24相连。
如图2所示，所述的环境参数检测装置由温湿度传感器9、二氧化碳浓度传感器10和光照传感器11组成，用于采集植物生长实验箱内的温湿度、二氧化碳浓度以及光照强度参数；温湿度传感器9通过两线制串行接口与智能控制模块13相连，其中时钟管脚SCK与数据管脚DATA分别与智能控制模块13的PC2、PC3端口相连；二氧化碳浓度传感器10和光照传感器11与智能控制模块13的两个模拟/数字转换接口相连，其中二氧化碳浓度传感器10的输出信号OUT与智能控制模块13的PA1接口相连，光照传感器11的输出信号OUT与智能控制模块13的PA2接口相连。
如图3所示,所述的环境参数调节装置由LED光源板2、温度调节器、湿度调节器、二氧化碳浓度调节器以及空气调节器组成，其中温度调节器由制冷器3和加热棒4组成，湿度调节器由加湿器7组成，二氧化碳浓度调节器由二氧化碳发生器8组成，空气调节器则由排风风扇5和进风风扇6组成；制冷器3、加热棒4、排风风扇5、进风风扇6、加湿器7、二氧化碳发生器8分别与继电器端子排12相连，继电器端子排12与智能控制模块13的输出端口PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6相连，LED光源板2的红色控制端口RED与蓝色控制端口BLUE分别与智能控制模块13的PWM调制输出端口PD2、PD3相连。
如图4所示,所述的植物电信号提取装置包括正电极14、负电极15、参考电极16、信号检测单元18、屏蔽网19、高速屏蔽线20以及数据采集板卡21，所述正电极14的一端***检测植物17的叶片表面，另一端与所述信号检测单元18的第一输入端IN1通过高速屏蔽线20相连；所述负电极15的一端***检测植物17的叶片表面，另一端与所述信号检测单元18的第二输入端IN2通过高速屏蔽线20相连；所述参考电极的一端***检测植物17根部的土壤内部，另一端与所述信号检测单元18的第三输入端IN3通过高速屏蔽线20相连，同时参考电极还与地相连；信号检测单元18输出的信号通过高速屏蔽线20传输给数据采集板卡21，数据采集板卡21再将信号通过USB通信数据线22传输给控制计算机24。
如图5所示,所述的信号检测单元18由差分输入电路181、低通滤波电路182、高通滤波电路183、50Hz陷波电路184以及放大电路185构成，正电极14、负电极15、参考电极16通过高速屏蔽线20分别与差分输入电路181的第一输入端IN1、第二输入端IN2以及第三输入端IN3相连，经过差分输入电路181处理后的输出信号OUT1输入到低通滤波电路182中进行低通滤波处理，输出信号OUT2再输入到高通滤波电路183中进行高通滤波处理，输出信号OUT3在经过50Hz陷波电路184处理后，将输出信号OUT4传输给放大电路185进行放大处理，最后输出信号OUT5。
Claims (5)
1.一种植物电信号检测对比实验装置，包括植物生长实验箱，植物电信号提取装置以及控制计算机三部分,其特征在于：植物生长实验箱由智能控制模块、环境参数检测装置与环境参数调节装置组成，其中环境参数检测装置与智能控制模块的输入端口相连，环境参数调节装置与继电器端子排相连，继电器端子排与智能控制模块的通用输出端口相连，智能控制模块通过RS232串行通信数据线与控制计算机相连；其中植物电信号提取装置由正电极、负电极、参考电极、屏蔽网、高速屏蔽线、信号检测单元、数据采集板卡组成，正电极、负电极、参考电极与信号检测单元通过高速屏蔽线相连，信号检测单元与数据采集板卡通过高速屏蔽线相连，数据采集板卡通过USB通信数据线与控制计算机相连。
2.根据权利要求1所述的植物电信号检测对比实验装置，其特征在于：所述的环境参数检测装置由温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光照传感器组成，分别安装在植物生长实验箱的底部、中部以及顶部，其中温湿度传感器通过两线制串行接口与智能控制模块相连，二氧化碳浓度传感器和光照传感器与智能控制模块的两个模拟/数字转换接口相连。
3.根据权利要求1所述的植物电信号检测对比实验装置，其特征在于：所述的环境参数调节装置由LED光源板、温度调节器、湿度调节器、二氧化碳浓度调节器以及空气调节器组成，其中温度调节器、湿度调节器、二氧化碳浓度调节器以及空气调节器与继电器端子排相连，继电器端子排与智能控制模块的通用输出端口相连，LED光源板与智能控制模块的PWM调制输出端口相连。
4.根据权利要求1所述的植物电信号检测对比实验装置，其特征在于：所述的植物电信号提取装置包括正电极、负电极、参考电极、屏蔽网、高速屏蔽线、信号检测单元以及数据采集板卡，屏蔽网罩住检测植物，信号检测单元具有三个输入端口，其中：所述正电极的一端***检测植物的叶片表面，另一端与所述信号检测单元的第一输入端通过高速屏蔽线相连；所述负电极的一端***检测植物的叶片表面，另一端与所述信号检测单元的第二输入端通过高速屏蔽线相连；所述参考电极的一端***检测植物根部的土壤内部，另一端与所述信号检测单元的第三输入端通过高速屏蔽线相连，同时参考电极与地相连。
5.根据权利要求1所述的植物电信号检测对比实验装置，其特征在于：所述的信号检测单元包括差分输入电路、低通滤波电路、高通滤波电路、50Hz陷波电路以及放大电路，且所述的信号检测单元具有输出端，采用高速屏蔽线与数据采集板卡相连。
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