[发明专利]一种基于微流控芯片的树木生长状态实时检测装置与方法

说明书

本发明公开一种涉及微流控技术和树木检测技术的基于微流控芯片的树木生长状态实时检测装置与方法，毫米级导管从微流控芯片的主通道引出，引出端各固定连接一个针头，两个针头一上一下插入树木中的树木导管内；在微流控芯片的主通道上部一侧沿主通道的轴向由上至下等距离设置三个检测电级，在主通道下部引出与主通道垂直的压力检测通道，在压力检测通道的端口设置一个压力传感器；液体流经三个检测电极和供电电极之间，电路板选择三个检测电极中的其中一个检测电极，求出离子浓度；本发明可以实时检测树木导管中的水量，以电导法检测离子浓度，数据准确，可以了解树木无机盐浓度是否不正常，检测数据更精确有效。

技术领域

本发明涉及微流控技术和树木检测技术.，具体是基于微流控芯片的树木生长状态实时检测技术。

背景技术

树木生长过程中，其内部水分和无机盐浓度是保障树木健康生长的必须要素，通过检测这两个指标就可以很好的把握树木生长的情况。然而目前对树木内部水分和无机盐浓度的检测方式是先通过人工采样，再靠人工进行检测。这种检测方式不仅效率低下，成本高，而且检测结果缺乏实时性，数据价值不高，甚至不及时的检测导致疏于管理，影响树木生长。

目前，中国发明专利申请号为201520224038.7的文献中提出了一种树木生长状态检测器，使用水气检测模块和PH检测模块的组合检测树木内部水分和PH值来检测树木状况，由于是通过树木内部水分转化的水气进行检测，所以外界温度、湿度等因素会对检测结果产生极大影响，数据并不能准确表示树木内部的水量。同时该检测器的检测并不涉及树木的离子浓度，忽略了无机盐对树木生长的重要影响，对树木生长状态的检测并不充分。

发明内容

本发明的目的是针对目前树木生长检测存在的问题，提出一种基于微流控芯片的树木生长状态实时检测装置与方法，实时检测树木内部的水量和检测离子浓度，了解树木无机盐浓度是否影响树木正常生长，检测结果精确，结构简单，操作容易且自动化程度高。

为实现上述目的，本发明一种基于微流控芯片的树木生长状态实时检测装置采用的技术方案是：包括壳体和将壳体固定在树木外表面上的固定装置，壳体内部设有电路板和微流控芯片，毫米级导管从微流控芯片的主通道引出，引出端各固定连接一个针头，两个针头一上一下插入树木中的树木导管内；在微流控芯片的主通道上部一侧沿主通道的轴向由上至下等距离设置三个检测电级，在第三检测电极的下方设置一个供电电极，在主通道下部引出与主通道垂直的压力检测通道，在压力检测通道的端口设置一个压力传感器；所述三个检测电级和所述压力传感器均连接于电路板。

壳体上设置开关和USB2接口，电路板由单片机部分、USB接口模块、自检测模块、A/D转换模块、电导检测电路、GSM短信模块和供电与开关模块组成，单片机部分分别与USB接口模块、自检测模块、A/D转换模块、GSM短信模块和供电与开关模块相连，USB接口模块连接USB接口，A/D转换模块连接电导检测电路和压力传感器，电导检测电路分别与供电电极 和三个检测电极相连，供电与开关模块连接开关。

本发明一种基于微流控芯片的树木生长状态实时检测装置的检测方法采用的技术方案是包括以下步骤：

A、树木的液体通过针头沿毫米级导管进入微流控芯片的主通道内，微流控芯片内部的压力由压力传感器检测传送电路板，当压力不正常时，电路板发送压力不正常信息报告，当压力正常时，液体继续流动；

B、液体流经三个检测电极和供电电极之间，电路板选择三个检测电极中的其中一个检测电极，只接收所选电极所检测到的溶液的电导率；

C、电路板根据式L = A ∑ (Xi * Ci) / I 求出离子浓度Ci，L为液体的电导率，A为电极面积，I为两个电极之间的垂直距离，Ci为离子i的浓度，Xi为离子i的摩尔电导率，将所求的离子浓度Ci与正常离子浓度范围相比较，如果离子浓度Ci在正常离子浓度范围内，电路板不发送信息报告，液体继续流动，反之，则发送信息报告。