插針式莖流計(jì)- 熱脈沖速率法(HPV，heat pulse velocity) 博倫經(jīng)緯發(fā)布時(shí)間：2020/06/04 11:53 點(diǎn)擊: 加載中.. 插針式莖流計(jì)- 熱脈沖速率法(HPV，heat pulse velocity) ???? 熱脈沖速率法(HPV，heat pulse velocity) 測(cè)液流裝置熱脈沖速率法測(cè)液流裝置:熱脈沖感應(yīng)部分主要由一個(gè)熱源和兩個(gè)傳感器探針組成，此外還有數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析軟件等組件，裝置屬于插針式。該方法*早由德國(guó)植物生理學(xué)家 Huber 于 1932 年提出，是基于熱源發(fā)出熱脈沖，然后測(cè)定熱源上下游樹(shù)液溫度的升高來(lái)推算蒸騰耗水量。
??? 在樹(shù)木莖干的莖向同一直線上，先將熱源探針插入，然后分別在其上、下部位1.0 cm 和2.0 cm 處插入兩傳感器探針，打開(kāi)熱源發(fā)出小段熱脈沖，因?yàn)殡x熱源距離不同，上面?zhèn)鞲衅鳒y(cè)得的溫度應(yīng)該小于下面?zhèn)鞲衅鳒囟?，但液流能攜帶一部分熱量給上面的傳感器，在一定時(shí)間內(nèi)( t z)兩個(gè)溫度會(huì)相等。用 t z 可以計(jì)算熱脈沖速率［4］?。

根據(jù)Marshall 于1958 年得出的公式可求液流速率:
［1］
式中: V 是液流速率; t z 是指從熱脈沖注入開(kāi)始到上下兩根探針溫度一樣時(shí)所用的時(shí)間; x d 是上面探針與熱源之間的距離; x u 是下面探針與熱源之間的距離。

????? 因?yàn)樘结槍?duì)莖干內(nèi)部組織的損害，須對(duì)(1)式所得熱脈沖速率 V 進(jìn)行修正。根據(jù) Swanson 和Whitfield 的研究，修正速率 V c 可由下式得到:

?V c?= a?+ bV?+ cV 2?+ dV 3?????
［2］

式中: a，b，c，d 是修正系數(shù)，取決于探針的尺寸和材料。

?

則液流通量密度 J 可以由下面的式子計(jì)算:

J?=?(0． 505F M?+ F L?)V c?????
［3］

式中: F M 和 F L 分別是指測(cè)量部分邊材和液流的體積分?jǐn)?shù)。系數(shù) 0． 505 與木質(zhì)部熱性質(zhì)有關(guān)，并假定在不同樹(shù)木之間為一個(gè)常數(shù)。

?

可以通過(guò)對(duì)液流速度場(chǎng) J(r) 積分求得液流通量 Q:

［4］式中: R 是植物莖干半徑; H 是植物心材的半徑; r是計(jì)算點(diǎn)***心的距離

?

HPV 莖流量傳感器/Sap Flow Sensor

HPV莖流量傳感器是一款校準(zhǔn)型、低成本的熱脈沖液流傳感器，輸出校準(zhǔn)液流量、熱速、莖水含量、莖溫等數(shù)據(jù)，功耗低，內(nèi)置加熱控制，同時(shí)改善了傳統(tǒng)的加熱方式，其原理采用熱脈沖速率法（HPV），熱熱脈沖速率法（HPV）是從Tmax法和熱比法（HRM）兩種Vh方法的測(cè)量范圍出發(fā)，又稱慢流量法（SRFM），用來(lái)測(cè)量植物中可觀察到的Sap流量的全范圍。DMA采用一種算法，通過(guò)Tmax或HRM/SRFM動(dòng)態(tài)選擇優(yōu)質(zhì)的Vh測(cè)量，測(cè)量范圍：-200~+1000cm/hr(熱流速度)或-100~+2000cm3/cm2/hr (莖流通量密度)，可廣泛用于于莖流量監(jiān)測(cè)、植物莖流蒸發(fā)計(jì)算、植物莖流蒸騰量、植物灌溉等

植物莖流是樹(shù)木內(nèi)部的“水”運(yùn)動(dòng)，而蒸騰是從葉片通過(guò)光合作用蒸發(fā)流出的水分。樹(shù)液流量和蒸騰量之間有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，通常理解是同一回事。但是，嚴(yán)格地說(shuō)，它們是不同的，這體現(xiàn)在它們是如何被測(cè)量的。

SAP流量以L/hr（或每天、每周等）為單位進(jìn)行測(cè)量。蒸騰量以每小時(shí)、每天、每星期等毫米（mm）為單位測(cè)量。

?

蒸散量=蒸騰量+蒸發(fā)量

?

蒸騰量以毫米為測(cè)量單位，可與降雨量以毫米計(jì)作比較。隨著時(shí)間的推移，降雨量（水輸入）應(yīng)與蒸騰量（輸出）相匹配。如果蒸騰作用更高，通常是樹(shù)木作物的蒸騰作用，那么這種差異必須通過(guò)灌溉來(lái)彌補(bǔ)。

???? ? ?蒸發(fā)量（evaporation），蒸發(fā)量是指在一定時(shí)段內(nèi)，由土壤或水中的水分經(jīng)蒸發(fā)而散布到空中的量。

1mm(降雨量)=1㎡地面1kg水

1mm(蒸騰量)=1㎡葉面積的1升樹(shù)液流量（水）

?

例如：在果園和葡萄園等有管理的樹(shù)木作物系統(tǒng)中，蒸發(fā)量與蒸騰量相比非常小。因此，為了簡(jiǎn)化測(cè)量，通常忽略蒸發(fā)量，將蒸騰量取為平均蒸散量（ETo）。

技術(shù)指標(biāo)

測(cè)量范圍：-200~+1000cm/hr(熱流速度)

分辨率：0.001cm/hr

準(zhǔn)確度：±0.1cm/hr

探針尺寸：φ1.3mm*L30mm

溫度位置：外10mm，內(nèi)20mm

針距：6mm

探針材質(zhì)：316不銹鋼

溫度范圍：-30~+70℃

響應(yīng)時(shí)間：200ms

加熱電阻：39Ω，400J/m

電源：12V DC

電流：空閑5mA, 測(cè)量

信號(hào)輸出：SDI-12

線纜：5m，Max 60m