基于力學特性的小麥生物量檢測儀的研發(fā).pdf

1、生物量是反映農作物生長狀況的重要指標,對田間小麥生物量進行快速無損檢測,在小麥育種及生產管理中具有重要意義。目前國內尚沒有對農作物生物量的無損檢測方法進行系統(tǒng)性的研究,在生物量檢測儀器開發(fā)方面更是空白。
　　本文在德國農業(yè)工程研究所設計的一種擺式生物量檢測儀的基礎上,首先分析了小麥在受外力作用時,作用力的大小、位置、方向與小麥莖稈形變的關系,借助壓力傳感器獲取莖稈形變回彈力,建立回彈力與生物量之間的函數關系,從而實現間接預測生物量

2、的目的。然后據此設計并研發(fā)了新的基于力學特性的小麥生物量檢測儀。主要研究內容如下:
　　首先,進行小麥生物力學特性分析,確定儀器設計方案及樣機的研制。本研究以自然生長狀態(tài)的小麥為分析對象,分析小麥莖稈的生物力學特性,通過小麥莖稈的彎折性能的力學指標(彈性模量、慣性矩、抗彎強度、抗彎剛度)來分析莖稈強度,并給出檢測小麥生物量的測量原理?；谠摐y量原理進行小麥生物量檢測儀的設計工作,關鍵設計部分主要包括傳感器模塊、數據采集模塊以及各模

3、塊的支撐平臺;借助UG三維實體建模軟件進行多方案(導軌式、手持式)設計;基于檢測儀器的測量穩(wěn)定及直線運動等要求,最終確定最優(yōu)方案,并研制出小麥生物量檢測儀樣機。
　　其次,進行小麥生物量檢測儀樣機準確度的測定。采用YYD-1莖稈強度測定儀與樣機測量系統(tǒng)進行對比,設計2種驗證方案通過多次測量,得到樣機測量系統(tǒng)具有較好的靈敏度、準確度,能夠滿足小麥莖稈活體測量的需求。
　　最后,對小麥生物量檢測儀樣機進行小麥生物量田間檢測實驗。

4、在小麥成熟期,利用樣機測量系統(tǒng),獲取的小麥莖稈回彈力數據,比較回彈力的測量值與理論計算值之間的差異,結果表明樣機測量數據曲線與理論曲線基本吻合,且通過分析同一小麥莖稈不同作用點處回彈力的差異,可反映出不同莖節(jié)處的機械強度;分析檢測儀獲取的莖稈回彈力數據與地上小麥生物量的相關度,得到0.86以上的相關度,即獲取的回彈力越大,測量區(qū)域內的小麥生物量越大。由此可以說明使用該檢測儀對田間小麥生物量的預測是可行的。
　　本研究可為田間農作物