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PSYPRO水势仪手册
PSΨPROTM水势仪使用说明
山东农业大学植物科学系编译
二00三年十月
PSΨPRO水势测定系统
1.操作原理
1.1 简介
水势测定系统能够通过测定物品的相对湿度来测定水势,无论是固体还是液体都能够测定。
在相同温度和压力下,水势的定义是水的自由能与纯水的自由能之比。总的水势(Ψ)等于其各组分水势之和
Ψ = Ψπ + Ψτ + Ψp.
水势与相对湿度的方程式为:
Ψ = (RT / Vw) e/eo
式中:
Ψ为总水势;
R为气体常数(8.3143 J mol-1 K-1);
e/eo为相对湿度,以分数形式表示;
T为绝对温度(K);
Vw为水分子的摩尔体积(1.8 X 105 m3 mol-1)。
维持植物生长的水势在0 ~-1.5 MPa(0 to 15 bars)之间,这与100% ~ 99.3%之间的相对湿度是对应的。水势测定系统在设计时与干湿温度计的传感器结合使用
常见的传感器有:
1. C-52样品室 (C-52-SF Sample Chamber)
2. C-30样品室 (C-30-SF Sample Chamber )
3. PST 或 PCT土壤干湿计(PST or PCT soil psychrometers )
4. 活体叶片干湿计 (L-51-SF Leaf psychrometer)
以上传感器均具有很小的热电偶,且每个传感器的操作方法相同。操作步骤如下:
1. 使用者可以将8mA的冷却电流通过热电偶一定时间来冷却它。通过电流的时间必须足够长,使传感器的温度低于均衡蒸汽的露点温度,以使水凝结于热电偶上。
2. 切断制冷电流,使热电偶的温度不断升高,接近环境温度。当湿球温度达到冷凝点时冷凝水不断蒸发,热电偶的温度就会保持恒定。这是湿球温度达到平稳阶段的开始。由于采用了一种小型热电偶,这一过程通常在几秒种内就可以完成。
3. 在停止制冷电流时,水势测定系统在特定的时间记录热电偶的电压输出值。在湿球温度稳定时,冷却后3~5秒水势测定系统足以完成测定。在水的气化过程中热电偶的温度接近恒定时,为提高测定的精确度,操作者可从多项记录中选择和平均这些数据。
热电偶连接点的水气化之后,热电偶的温度持续上升,直到达到环境温度。
在水势测定系统中,冷却系数(Πv)决定了热电偶测量水势的范围,因其反映了冷却过程中热电偶能够下降的最大温度值。如果露点低于这一温度,不可能将水凝结到热电偶上,将无法进行测量。
例如,已知热电偶的Πv = 50 μV,通过以下公式可以测得它的最低水势:
50 μV / 0.75 μV bar-1= 6.66 MPa (66.6 bars)-
利用干湿计的方法,相同的热电偶可以产生最大信号,约为31 μV。
Wescor热电偶型测量探头的冷却系数范围为50~80 μV,最低可达到40 μV,最高可达90 μV。
1.2 PSYPRO水势测定系统的扫描顺序和数据记录
PSYPRO水势测定系统使用非常方便,使用者可以简单迅速的确定如何进行扫描测定和记录干湿计的读数,正如简介中所述,能够完成一系列数据记录。参数的设定在很大程度上影响读数的精确度。水势测定系统的数据可以通过许多方法进行测定和记录。
操作过程从干湿计1(见前面表1)和扫描(扫描的同时水势读数和其它一些程序都开始运行)开始,并且同时自动显示参数的设定情况。当干湿计1扫描结束时,以同样方式就会进行干湿计2至干湿计8连续运行。
水势测定的数据在记录的同时被储存。根据设置的参数和记录的数据类型,每一次采集数据(热电偶稳定温度平均值,和50个点的记录值)都包括所要的水势数据。下列两图表明扫描次序和数据的储存方式。
1.2.1 扫描顺序流程图(Scan Sequence Diagram)
1.2.2 测定过程示意图(Measurement Period Diagram)
1.2.3 测定结果( “水势测定稳定读数平均值”,简称 “平均值”)
Results Only (Plateau Average)
上图列出了干湿计的扫描的基本顺序,在这个过程中,记录了待测的数据。
在这个例子中,参数设定如下:
???Cooling Current Time – 15 seconds 制冷时间—15秒
????Measurement Period Seconds – 20 seconds 测定时间-20秒
???Delay Seconds After Cooling – 4 seconds 制冷后延迟时间-4秒
????Read Average Seconds – 2 seconds 平均数据的采集时间-2秒
扫描顺序流程图说明:
1. 干湿计1的扫描顺序从A点开始
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