陈端阳等

摘要：为研究植物生理特性和叶片温度之间的关系，设计了精度高、便携式的叶温测量仪，该叶温测量仪的传感器选用光纤荧光式温度传感器，并设计专用夹具，实现了对叶片温度信息的采集；设计了信号调理电路，实现了对采集的叶片温度信息转换、存储、显示等。仪器标定试验结果表明，在0～70 ℃范围内，仪器的最大示值误差为0.32 ℃，线性度小于0.4%，分辩力为0.01 ℃，灵敏度为0.018 V/℃。

关键词：叶温测量仪；光纤传感器；荧光效应

中图分类号：S126 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）12-3028-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.12.060

Design of Leaf Temperature Measuring Instrument Based

on Fiber Optical Fluorescence Sensor

CHEN Duan-yang， HU Jia-cheng， WANG Wei-qiang， YAO Jing-yuan， LI Dong-sheng

（College of Metrology Technology and Engineering， China Jiliang University， Hangzhou 310018， China）

Abstract：In order to study the relationship between plant physiological traits and leaf temperature，a leaf temperature measuring instrument of high precision and portable was developed. The fluorescence optical temperature sensor was used，and with the special fixture，the leaf temperature information was acquired；With the designed signal processing circuit，the temperature signal was converted， saved or displayed. The instrument was calibrated， with the result was as followed： in the range of 0 to 70 ℃，the biggest error value was 0.32 ℃，the linearity is less than 0.4%，the resolution was 0.01 ℃ and the sensitivity was 0.018 V/℃.

Key words： leaf temperature measuring instrument； fiber optical sensor； fluorescence effect

植物的冠层温度是指植物不同高度叶片表面温度的平均值，可以很好地反映植物的水分盈缺状态。在农业生产上，冠层温度可以用来指导作物灌溉，实现水资源的高效利用[1-3]。对禾本科、豆科等作物冠层温度的研究表明，作物冠层温度存在明显差异，而这种差异与作物的经济产量及抗旱性密切相关，冠层温度也逐步成为指导作物品种选育和栽培管理的重要指标。叶温还可用于预测作物的生长状况，如基于小麦叶温与小麦的霜冻害关系的研究，可以为防御霜害、减少小麦产量提供科学依据[4]。

常见的用于叶温测量的方法包括红外热成像检测法、热电偶法、铂电阻法等。在各类方法中，红外热成像检测法具有无损、非接触、遥测、高灵敏度的优点，可以获得叶片的温度，但由于不同被测叶片表面的发射率不同，该方法的通用性不强；铂电阻法可以实现对叶片温度的测量，但铂电阻传感器的热响应慢，不能快速获得叶片温度值，该方法采用接触式测量，传感器与叶片接触的感温面积较大，易对叶片温场造成较大干扰，使得测量不准确[5]。……