[发明专利]一种植物体内微弱电流检测放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流检测放大器，特别是关于一种植物体内微弱电流检测放大器。

背景技术

由于大气电场的存在，形成了植物的尖端放电现象，而植物光合作用过程中的光电效应和大气电场的作用会使植物向其周围环境中释放电子，这些电子被空气中的一些中性分子吸收后就形成了空气负离子(NAI)，空气中负离子的含量与人们的健康息息相关。由于植物会释放电子，接地的植物体内会产生微弱的电流，这一现象伴随陆生植物生长发育的一生。除此之外，当带电荷的物体包括动物经过植物时，这些物体自身带有的静电场也会影响植物周围环境的电场，而这一电场的改变就会使得植物体内微弱的电流信号发生变化，植物体细胞即可通过细胞间电势的改变来感知这一变化。即：植物体内这种电流的变化不仅与植物光合效率有关，而且是植物感知外界环境，从而对外界环境做出响应的一种有效手段。研究还发现，人工增强电场，会增加植物的生长速率，促进植物光合作用，提高农作物产量，可见植物微弱电流调节着植物的生长发育。因此，检测植物体内微弱电流的变化对研究植物生长发育机制与提高农业生产效率都具有很重要的意义。但目前尚无植物微弱电流检测的仪器。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种植物体内微弱电流检测放大器，该放大器实现对植物微弱电流信号进行放大采集，减少了高频及工频的干扰，具有信号调零系统，可对信号进行补偿调零。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种植物体内微弱电流检测放大器，其特征在于：它包括弱电流电压转换模块、滤波模块和放大模块；采集到的微弱电流信号经所述弱电流电压转换模块转换为弱电压信号后，传输至所述滤波模块内进行滤波处理，处理后的弱电压信号传输至所述放大模块内进行放大处理，实现对植物体内微弱电流信号的检测；所述弱电流电压转换模块包括运算放大器U1、电阻R1至电阻R7、滑动电阻R8、电容C1、电容C2和多路开关；采集到的微弱电流信号传输至所述运算放大器U1的反相端；所述电阻R1至电阻R4一端并联，另一端分别连接至所述多路开关的四个输入引脚，所述多路开关的四个输出引脚并联后连接至所述运算放大器U1的输出端，与所述运算放大器U1的输出端连接后作为所述弱电流电压转换模块的输出端；所述运算放大器U1的反相端还与所述电阻R1至电阻R4的并联端连接，且在所述电阻R1与所述多路开关第一输入引脚之间还与所述电容C1一端连接，所述电容C1另一端与所述多路开关的四个输出引脚并联；所述运算放大器U1的同相端经所述电阻R5接地，位于同相端与所述电阻R5之间与所述电阻R6一端并联，所述电阻R6另一端与所述电阻R7一端串联，所述电阻R6与所述电阻R7之间并联所述电阻C2后接地；所述电阻R7另一端与所述滑动电阻R8的滑动端连接；所述运算放大器U1的正、负电源引脚分别连接正、负12V电源，所述滑动电阻R8一端连接至所述运算放大器U1的负电源引脚，另一端连接至所述运算放大器U1的正电源引脚。

进一步，采集到的微弱电流信号经弱电流电压转换后输出的电压V_Out为：

V_Out＝-(I_in-I_b)·R

式中，I_in为输入微弱电流信号，I_b为所述运算放大器U1的偏置电流，R为反馈电阻，由所述电阻R1至电阻R4构成。

进一步，所述反馈电阻R值设定为1M欧姆到10G欧姆之间。

进一步，所述运算放大器U1采用超低输入偏置电流运算放大器AD549L，最大偏置电流为60fA。

进一步，所述滤波模块采用由电阻R9、电阻R10、电容C3、电容C4和运算放大器U2构成的二阶巴特沃斯低通滤波器进行低通滤波；所述电阻R9一端与所述弱电流电压转换模块输出端连接，另一端经所述电阻R10与所述运算放大器U2的同相端连接；位于所述电阻R9与所述电阻R10之间与所述电容C3一端并联，所述电容C3另一端连接至所述运算放大器U2反向端；所述运算放大器U2的反相端与输出端并联后作为所述滤波模块的输出端；位于所述运算放大器U2的同相端与所述电阻R10之间并联所述电容C4后接地。

进一步，所述运算放大器U2采用精密运算放大器OP27。

进一步，所述滤波模块采用的截止频率为33Hz。