[发明专利]远红外叶片表面温度参数测量装置及测量方法

说明书

本发明提出一种远红外叶片表面温度参数测量装置，其包括测量节点和手持监测设备；测量节点包括测温模块、第一通讯模块、电源模块、数据存储模块和现场监视模块；所述手持监测设备内设置有中央处理器、第二通讯模块；测温模块包括环境温度测量探头、叶表面温度远红外测量探头和调理电路；所述测量节点和手持监测设备通讯连接。本发明针对叶片表面温度测量特点，提出采用特殊远红外波段测量叶片表面温度的方法，并给出相应电压‑温度转换模型公式；并将递推中位值平均滤波算法应用到该传感器的输出平滑处理中；提出了一种新的叶片表面温度自校正计算模型并给出计算公式，依据实验确定相关参数范围，最终提高了叶片表面温度测量准确性和可靠性。

技术领域

本发明属于精细农业技术领域领域，具体涉及温度传感与监测的装置及测量方法。

背景技术

植物叶面作为一个独立的微环境域，与作物的生长关系密切。国内外研究学者对影响作物生长的各种气象条件展开了大量研究，发现植物病害的发生流行是植物、有害生物、气象条件、栽培管理措施综合作用的结果，其中气象条件是决定有害生物发生流行的关键因素。研究分析叶面微环境域小气候更能精准的反映植物本身的生长状况，分析研究叶面微气候比采用常规大环境参数对分析作物病害、土壤墒情等有更重要意义。

叶片表面温度参数是微环境参数的最主要组成部分之一，通过对叶片表面温度的分析，可为作物病害的预测与防治决策提供可靠依据。叶面温度也能间接反映植物蒸腾作用大小以及土壤水分盈缺，通过对活体叶片温度指标监测指导灌溉比使用单纯土壤水分传感器指标更具有实际意义。

现有的叶片表面温度参数测量技术包括：

（1）中国计量学院李东升等公布了一种基于Pt100接触式叶片表面温度测量仪发明（CN101852654A），该测量仪外形小巧，经过校准测量精度较高，对单株作物测量效果较好。但是该测量仪需要将温度探头固定在叶片表面上，系手持式测量，人工记录数据，无法对区域地块进行多点实时监测。由于时间的不同步性，无法得到同一时刻区域性叶表面温度分布图，且需要大量人力。

（2）美国Raytek公司推出的MT系列单色红外测温仪，其测温原理基于将物体发射的红外线辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定物体的温度。该类型测温仪便携性更高，响应速度快，无接触式探头热平衡与热交换过程，价格低廉，但是该仪器探头红外敏感波段较宽，测温范围从-18℃到1000℃，其对中低温段测量误差较大，不适合常温段叶片表面温度的测量。

（3）澳洲新仪器公司推出的SIR2000双色红外测温枪，其测温原理是测量物体在两个不同光谱范围内发出的红外辐射能量并由这两个辐射能量之比计算出物体的温度。相比单色测温仪，其精度大大提高，且不受仪器与目标之间遮挡、烟雾、水汽、灰尘影响。但其测温范围起点特别高，一般适用于钢铁冶金锻造在线测温，对低温段响应不好，同时仪器价格也特别昂贵。基本不适用于农田作物叶表面温度监测。

综合国内外发明及商用化产品发现，大部分产品并非为农作物监测专用设计，接触式测温产品反应慢且需要固定，不适用于大田分布式测量；单色或双色测温产品，由于是通用型测温仪器，其探头敏感波段较宽测温范围太大，对低温测量响应不好。

发明内容

针对叶片表面温度测量的要求，本发明提出了一种利用12μm远红外波长专门测量叶片表面温度的方法，并设计了相应的分布式测量装置。既避免了接触式测温方法的不便，又避免了宽谱红外测温对常温测量精度不高的缺点。

本发明的第一个目的是提出一种远红外叶片表面温度参数测量装置。

本发明的第二个目的是提出一种远红外叶片表面温度参数测量方法。

实现本发明目的的技术方案为：

一种远红外叶片表面温度参数测量装置，包括测量节点和手持监测设备；