便携式活体叶面积测量仪的研制

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1、工学硕士学位论文便携式活体叶面积测量仪的研制DEVELOPMENTOFPORTABLEMETERFORLIVELEAFAREA于浩哈尔滨工业大学2009年6月国内图书分类号：S126国际图书分类号：621.3学校代码：10213密级：公开工学硕士学位论文便携式活体叶面积测量仪的研制硕士研究生：导师：于浩原桂彬副教授申请学位：工学硕士学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：仪器科学与技术自动化测试与控制系2009年6月哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:S126U.D.C.:621.

2、3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFPORTABLEMETERFORLIVELEAFAREACandidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Affilication：DateofOralDefense：DegreeConferringInstitution：YuHaoAssociateProf.YuanGuibinMasterofEngineeringInstru

3、mentScienceandTechnologyDepartmentofAutomaticTestandControlJune,2009HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要叶片是作物进行光合作用的主要器官，其面积大小直接影响作物的受光。叶面积指数是单位水平表面上的整片叶子表面积的一半，是地面作物的种群结构的一种标志参数，也是表征作物对光能吸收的一个重要的生物学指标。叶片的发育状况对作物生长发育及产量有很大的影响。因此，又快又好的测量出叶片面积不仅可以节省农

4、业研究的成本，也可以提高研究的效率。测量叶面积的方法有很多种，其中叶面积仪测量方法以精度高、速度快、易操作而被广泛使用。但是国内叶面积仪的研究太少，误差大，不能实际应用。本课题利用单片机作为控制单元，FPGA作为数据采集和计算单元，结合LED光源和光敏三极管设计研制了一种便携式活体叶面积仪。该仪器能够准确、快速地测量活体叶面积，并可以实时的有选择地显示各叶片参数和存储测量结果，通过USB接口将数据传输到计算机上进行处理。本文详细介绍了仪器的硬件电路设计、光路设计、软件设计及抗干扰性措施，并利用实际测量结果分

5、析了系统性能和整体误差。经过实际测量验证和分析，仪器的稳定性较好，重复性和精度较高，仪器能够满足实际需要。与国内外同类产品相比，本仪器具有成本低，功耗低，体积小，精度高及重复性好等特点。关键词：叶面积；便携式；测量；仪器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLeafisthemainorganforphotosynthesisofthecrop,anditsareaaffectslightabsorptiondirectly.Theleafareaindex,halfthetotalsurfa

6、ceareaperunitofthehorizontalsurface,isanimportantsurfaceparameterformonitoringthestatusofvegetation,animportantbiologicalindexwhichrepresentscrop’sabsorptionoflightenergy.Leafareahaseffectsoncropgrowthandharvest.So,itisnecessarytomeasureleafarearapidlyandc

7、orrectly,whichleadstosavecostandspeedupefficiencyoftheresearch.Therearealotofmethodsofmeasuringleafarea.Theleafareameteriswidelyusedwithhighaccuracy,highspeedandeasyoperation.Butinourcountry,researchinthisfieldispoorandcannotbeusedpractically.Theportablele

8、afareameterisdesignedbycombiningmicrocontrollerwithFPGA,LEDlightsourceandlightsensor.Measuringusingthisinstrumentisprecise,rapidandsimple,atthesametime,itcandisplayandstoragemeasuringresults.Thentransfertheda