植物液流传感器设备原理

热扩散式植物茎杆液流传感器

2 概述

热扩散式植物茎杆液流传感器采用GRANIER液流测定原理设计，它将一根线性加热探针插入树干的边材部分，将另一根不加热探针插入它下方一定距离的边材部分，测量两探针间的温差。加热探针的热量随着树干液流的流动向上扩散，从而导致了加热探针的冷却。当树干液流速率为零或*小时，两探针间的温差（dT）*。随着树干液流速率增大，树干边材部分的导热率也将增大，则两探针间的温差将减小。温差dT与边材部分的液流速率存在一定的定量关系，GRANIER通过一系列试验得到了dT与液流速率之间的关系式。利用该关系式，便可以利用热扩散式探针测定得到树干的液流速率，反映植物蒸腾及耗水情况。

2 技术参数

l 传感器类型：热电偶

l 输出电压：0mv～2mv

l 测量范围：0～20℃

l 精    度：0.1℃

l 加热电压：1～5 VDC

l 工作环境：-40～+60℃

2 接线方式

红色线--------------------加热电源正极

黑色线--------------------加热电源负极

白色线--------------------信号正极

棕色线--------------------信号负极

透明线--------------------屏蔽

2 传感器安装

A.安装前准备工作 

为树木选择合适的TDP(探针长度小于等于边材厚度)，之后在树干表面上选好安装点，剃去树皮的软木部分，并刮出一块宽4cm长10cm的矩形区域，注意只剃掉树皮的表皮部分并不要伤害到活组织。选择点要在地表以上1-2米，以避免土壤气体产生的热梯度造成影响。 

注意：在处理较重要的树木时要更加小心。在钻孔前要用10%的Chlorox（次氯酸钠，俗称：漂白液）漂洗钻头。并且在处理多棵树木时要重复漂洗，以免弊病在树木之间传播。

小型钻头，直径为2.1mm，用适当的钻孔机，将钻头平直的放置到刮开的矩形区域上，钻出一小孔（深度和TDP探针长度一致）。

使用轻型的手持钻孔机在钻孔部位打孔。两孔的间距尽量和TDP两根探针的间距保持一致，并且两孔要近似平行。回动钻头取出孔中的木屑，维持钻头在孔内和孔外时转动一段时间。停止钻孔并清理钻头凹槽中的木屑。 

可用过氧化氢冲洗探针安装位置。这是为了减少病原体对植物的入侵，并促进钻孔的快速愈合。在处理较重要的树木时要更加小心。在钻孔前要用10%的Chlorox（次氯酸钠，俗称：漂白液）处理钻头。并且在处理多棵树木时要重复漂洗，以免弊病在树木之间传播。 

为了有效的去除周围温度梯度的影响，要在树干上以探针所在位置为中心包裹柔软透水的泡沫做隔热夹层，泡沫厚2cm，包裹一周。长度为2倍于树干的直径。 

B.安装TDP探针 

将TDP探针的加热端插入到上方的钻孔中，参照端插到下方的钻孔中。插入探头时上下两根平行插入，每次插进5mm直至全部插进。同时，在此过程中要上下平均用力以免伤害探针。不要拖拽与探针连接处的导线。插探针时可在探针上涂抹少许凡士林，起到润滑和充分接触树体，也可防止雨水流入钻孔内。

注意：在插入探针时不要弯曲或扭曲探针，这样会造成它的内部损坏。

当探针安装好后，用电压表测试TDP导线加热电阻值（红/黑线电阻详见参数）和信号电阻值（白/棕信号线电阻大约十欧姆）。如电阻值为无穷大，表明探针已经损坏，需要重新更换探针。这种方法也用于采集数据不好时对TDP好坏的检测。检测探针没有问题后，把导线固定在树干上以防止对探针的拖拽。这里可以使用铁丝或细绳或扎带。 

C.隔离热量和雨水 

在树干上包裹了反光泡沫或绝缘层，TDP探针安装完成。反光泡沫遮蔽的区域可能只包括在进行测量的区域。太阳辐射会造成树干上的局部温度梯度倾斜，这增强或减弱了树干本身径流产生的温度变化。这层包裹同样可以用铁丝或细绳捆绑，在用透明胶带缠绕紧实。

D.探针加热供电

建议调整加热电压使得夜间的*温差不过8℃。

2 液流速率计算方法

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