[发明专利]种子生物力学信号测评系统及其测评方法

说明书

技术领域

本发明涉及种子生物力学领域，特别是一种种子生物力学信号(突破力)测评系统及其测评方法。

背景技术

生物力学是20世纪60年代兴起的边缘学科，它是物理学的分支，是利用力学的方法和原理对活体进行定量研究。目前，国内外生物力学的研究主要以人体、医学和体育运动为对象，并取得一系列成果，对人类健康做出了重要贡献。

相对而言，生物力学在植物方面的研究还具有极大发展空间，生物力学创始人美国科学院院士冯元桢指出：“应力-生长关系是生物力学活的灵魂”。随着人类对农业发展的重视和农业现代化步伐的加快，在农、林等领域中，有关植物的许多基础性问题单靠传统农学知识已不能很好解释，如植物体液运行规律及相关信息采集，作物承载应力与生长，作物抗倒伏机理，作物生物力学性质对相关作业机械设计指导，作物生物力学评价等。

种子学是研究植物种子的特征特性和生命活动规律的基本理论和农业生产应用技术的一门应用学科。当今随着种子科学研究的不断深入和应用技术的快速发展，通常将种子学(Seed Science)，扩展为种子科学原理和技术(Principles of Seed Science and Technology)。广义而言，包括种子科学的基础理论和应用技术。种子从萌发到新一代种子产生的整个生育过程中，伴随着各种生物力的作用，包括自身生育力，营养元素，时空机制，不断向下一个生长阶段过渡；以及来自外界的力如：风、水、昆虫、鸟和动物等。可见，将生物力学研究方法和手段运用于种子科学研究中，对更好了解种子生命活动规律及研发新的种子机械加工工艺及处理方法等具有重要意义。

在种子科学研究方面，生物力学的运用目前还仅局限于力学测量，主要有：James等(1983)用万能材料试验机(Instron Universal Testing Machine)检测辣椒胚乳强度变化；Chen等(2000)用组织分析仪结合人工制作的探头对西红柿种子胚乳强度进行研究；Müller等(2006)采用自制设备结合直径0.3mm的金属探头，推进速度2mm/min成功检测到独行菜胚乳突破力等。此外，尚无统一的、符合种子萌发特性的ASASBA(A System for Automated Seed Biomechanical Assessment，种子生物力学评价系统)建立。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够实现对种子生物力学信号测定，以及对获得的数据进行系统评价的种子生物力学信号测评系统及其测评方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种种子生物力学信号测评系统，其特征在于：它包括一样品固定台，所述样品固定台上垂直设置有一探测柱，所述探测柱顶端设置有一探测臂，所述探测臂底部设置有一探测轴，所述探测轴底部固定一个压力传感器，所述压力传感器内部引出一连接杆，所述连接杆的末端连接探头；所述样品固定台顶面设置有可移动的底板，所述样品固定台上设置有用于调节所述底板前后左右水平移动的位移调节器，所述探测柱上设置有用于调节所述探头缓慢上下移动的位移调节器，该所述位移调节器电连接设置在所述探测柱上的电动马达，所述电动马达连接计算机；所述探测臂上设置有用于调节所述探头向下移动的位移调节器；所述探测臂上还设置有信号放大器、滤波器和Holter记录装置，所述压力传感器的输出端电连接所述信号放大器，所述信号放大器的输出端电连接所述滤波器，所述滤波器的输出端电连接所述Holter记录装置；所述Holter记录装置连接所述计算机，所述计算机中预置有种子生物力学信号评价模块。

所述探测轴上还设置有一用于罩设所述探头和样品固定台上的待测样品的密闭容器；所述探测臂上还设置有液晶显示器。

所述压力传感器采用用于人体胸腹部呼吸运动波形监测传感器，所述传感器为压阻式全桥型，量程为：0～300g；满幅度输出：＞40mv/300克/5V；精度：1％；电源电压：5～9V；输出阻抗：＜3KΩ；所述信号放大器为差分输入，第一级采用直流放大器，增益小于20倍，带有零位调节器；第一和第二级之间采用交流耦合，时间常数大于5秒。

所述计算机中预置的种子生物力学信号评价模块采用数据采集+数据库管理的模式，其包括以下子模块：数据采集子模块、数据维护子模块、数据查询子模块、数据输出子模块、数据分析子模块、系统管理子模块。