專(zhuān)利名稱(chēng)：植物監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種植物監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
如今社會(huì)環(huán)境污染嚴(yán)重，尤其空氣污染嚴(yán)重。工業(yè)文明和城市發(fā)展，在為人類(lèi)創(chuàng)造巨大財(cái)富的同時(shí)，也把數(shù)十億噸計(jì)的廢氣和廢物排入空氣之中。而空氣污染直接危害生物的生存和發(fā)育，損害人類(lèi)的健康。因此，環(huán)境污染與保護(hù)已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的重大問(wèn)題。如何檢測(cè)空氣污染程度以警示并提醒人們加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，已成為迫在眉睫的事情。植物作為空氣污染的受害者之一，其在受到空氣污染時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列的反應(yīng)，例如,植物體內(nèi)鉀、鈉離子濃度將發(fā)生變化,進(jìn)而使得植物體內(nèi)部的生物電信號(hào)發(fā)生變化。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)植物體內(nèi)的生物電信號(hào)可以推算空氣污染的嚴(yán)重程度。但是，目前還沒(méi)有通過(guò)監(jiān)測(cè)植物體內(nèi)電信號(hào)的變化來(lái)監(jiān)測(cè)空氣污染的裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種植物監(jiān)測(cè)裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏通過(guò)監(jiān)測(cè)植物體內(nèi)電信號(hào)的變化來(lái)監(jiān)測(cè)空氣污染的裝置的問(wèn)題。一種植物監(jiān)測(cè)裝置，包括第一電極、第二電極和檢測(cè)電信號(hào)強(qiáng)度的檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單兀具有第一輸入端和第二輸入端，其中，所述第一電極的一端位于植物莖干的內(nèi)部，另一端與所述檢測(cè)單元的第一輸入端相連；所述第二電極的一端位于植物根部土壤的內(nèi)部，另一端與所述檢測(cè)單元的第二輸入端相連。本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過(guò)兩個(gè)分別設(shè)置在植物體莖部和土壤內(nèi)的電極來(lái)監(jiān)測(cè)植物體內(nèi)的生物電信號(hào)，由于生物電信號(hào)與環(huán)境污染之間存在著確定的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)生物電信號(hào)強(qiáng)度越高，空氣質(zhì)量越好，生物電信號(hào)強(qiáng)度越低，空氣質(zhì)量越差，因此通過(guò)該植物監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的。

圖I為本實(shí)用新型提供的植物監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的植物監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一中生長(zhǎng)有納米氧化鋅的第一碳纖維的剖視圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一中的IXD顯示單元顯示空氣污染程度的示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的植物監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為充分了解本實(shí)用新型的目的、特征及功效，借由下述具體的實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不僅僅限于此。本實(shí)用新型提供了一種植物監(jiān)測(cè)裝置，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏通過(guò)監(jiān)測(cè)植物體內(nèi)電信號(hào)的變化來(lái)監(jiān)測(cè)空氣污染的裝置的問(wèn)題。[0014]本實(shí)用新型提供的一種植物監(jiān)測(cè)裝置，如圖I所示，包括第一電極11、第二電極 12和檢測(cè)單元14，其中，所述第一電極11的一端位于植物莖干的內(nèi)部，另一端與所述檢測(cè)單元14的第一輸入端相連；所述第二電極12的一端位于植物根部土壤的內(nèi)部，另一端與所述檢測(cè)單元14的第二輸入端相連；所述檢測(cè)單元14用于檢測(cè)所述第一輸入端和第二輸入端之間的生物電信號(hào)的強(qiáng)度。[0015]其中，所述生物電信號(hào)可以為電流信號(hào)、電壓信號(hào)或電導(dǎo)率信號(hào)。[0016]優(yōu)選地，上述檢測(cè)單元的輸出端還可以連接一個(gè)IXD顯示單元，用于顯示檢測(cè)單元檢測(cè)到的生物電信號(hào)的強(qiáng)度。[0017]本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過(guò)兩個(gè)分別設(shè)置在植物體莖部和土壤內(nèi)的電極來(lái)監(jiān)測(cè)植物體內(nèi)的生物電信號(hào)，由于生物電信號(hào)與環(huán)境污染之間存在著一定的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)生物電信號(hào)強(qiáng)度越高，空氣質(zhì)量越好，生物電信號(hào)強(qiáng)度越低，空氣質(zhì)量越差，因此通過(guò)該植物監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的。[0018]另外，還可以在第一電極的外表面生長(zhǎng)壓電材料層，從而使監(jiān)測(cè)到的生物電信號(hào)中進(jìn)一步包含壓電材料層所產(chǎn)生的壓電信號(hào)，從而監(jiān)測(cè)出植物體的振動(dòng)信息，這樣可以推測(cè)出風(fēng)力的大小。另外，也可以不在第一電極的外表面生長(zhǎng)壓電材料層，而在植物莖干的內(nèi)部額外設(shè)置一個(gè)外表面生長(zhǎng)有壓電材料層的第三電極，從而可以單獨(dú)監(jiān)測(cè)第三電極和第一電極之間的壓電信號(hào)。關(guān)于這一點(diǎn)，將在下面通過(guò)兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)介紹。[0019]實(shí)施例一、[0020]圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的植物監(jiān)測(cè)裝置的示意圖。如圖2所示，本實(shí)施例中的植物監(jiān)測(cè)裝置包括作為第一電極的第一碳纖維11、作為第二電極的第二碳纖維12、檢測(cè)單元14和IXD顯示單元15。[0021]其中，第一碳纖維11的一端位于植物莖干的內(nèi)部，另一端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與檢測(cè)單元 14的第一輸入端相連，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以將第一碳纖維11植入或嫁接到植物莖干。另外， 在第一碳纖維11的外表面上生長(zhǎng)有納米氧化鋅10。優(yōu)選地，該納米氧化鋅10可以是納米氧化鋅陣列。具體生長(zhǎng)時(shí)，在第一碳纖維11上，通過(guò)射頻濺射的方法鍍納米氧化鋅種子層，在納米氧化鋅種子層上，采用濕化學(xué)法生長(zhǎng)納米氧化鋅陣列，完成該納米氧化鋅陣列的生長(zhǎng)后，對(duì)其進(jìn)行加熱退火即可。其中，納米氧化鋅10可以生長(zhǎng)在第一碳纖維11的整個(gè)外表面上或者只將第一碳纖維11表面生長(zhǎng)有納米氧化鋅10的部分植入植物莖干內(nèi)部，使得第一碳纖維11與植物莖干之間通過(guò)納米氧化鋅10隔離，從而避免第一碳纖維11與植物莖干的直接接觸。生長(zhǎng)有納米氧化鋅10的第一碳纖維11的剖視圖如圖3所示，從圖3 中可以看出，本實(shí)施例中的納米氧化鋅10環(huán)繞第一碳纖維11在其徑向上360度生長(zhǎng)在其外表面上，以提高壓電效應(yīng)，然而在實(shí)際情況中，也可以只在第一碳纖維11的一側(cè)生長(zhǎng)納米氧化鋅10。另外，為了增強(qiáng)壓電效應(yīng)，防止電子在內(nèi)部中和，還可以在納米氧化鋅10 的頂部涂覆一層絕緣材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET、PVP (Polyvinylpyrrolidone,聚乙烯卩比咯燒酮)或 PVA(polyvinyl alcohol,聚乙烯醇)等。也就是說(shuō)，納米氧化鋅10的底部生長(zhǎng)在第一碳纖維11的外表面上，納米氧化鋅10的頂部涂覆有絕緣材料。[0022]第二碳纖維12的一端插入植物根毛區(qū)所在土壤的內(nèi)部，另一端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與檢測(cè)單元14的第二輸入端相連。檢測(cè)單元14對(duì)植物位于第一輸入端和第二輸入端之間部分的電信號(hào)進(jìn)行處理。由于植物體內(nèi)部具有體液、細(xì)胞等生物導(dǎo)體，因此，在第一碳纖維11所在的植物莖干與第二碳纖維12所在的植物土壤之間存在著生物電信號(hào)，該生物電信號(hào)在有生命的植物體內(nèi)部是一直存在的，可以近似看作直流信號(hào)。另外，由于第一碳纖維11的外表面生長(zhǎng)有納米氧化鋅10，納米氧化鋅10在受力發(fā)生形變時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，從而在第一碳纖維11和第二碳纖維12之間產(chǎn)生電勢(shì)差，由此產(chǎn)生壓電信號(hào)，該壓電信號(hào)只有在植物體受到風(fēng)力影響或外力作用而發(fā)生擺動(dòng)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生。該壓電信號(hào)為交流信號(hào)，例如，為脈沖信號(hào)。由此可見(jiàn)，檢測(cè)單兀14的第一輸入端和第二輸入端之間的電信號(hào)在任何時(shí)刻都一定包含植物體內(nèi)部的生物電信號(hào)，而當(dāng)植物體發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，還會(huì)進(jìn)一步包含壓電信號(hào)。也就是說(shuō)，當(dāng)植物體靜止時(shí)，第一輸入端和第二輸入端之間的電信號(hào)是直流的生物電信號(hào)；當(dāng)植物體擺動(dòng)時(shí)，第一輸入端和第二輸入端之間的電信號(hào)是直流的生物電信號(hào)以及交流的壓電信號(hào)的疊加，由于直流的生物電信號(hào)以及交流的壓電信號(hào)很容易區(qū)分開(kāi)，所以很容易將二者分離開(kāi)。因此，為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)單元14對(duì)第一輸入端和第二輸入端之間的電信號(hào)的處理，檢測(cè)單元14內(nèi)部設(shè)置有處理電路、壓電和生物電判斷電路以及壓電和生物電分離電路，其中，處理電路的一端與第一輸入端和第二輸入端相連，另一端與壓電和生物電判斷電路相連；壓電和生物電判斷電路的一端與處理電路相連，另一端與壓電和生物電分離電路相連；壓電和生物電分離電路的一端與壓電和生物電判斷電路相連，另一端與所述輸出端相連。在對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)，首先，由處理電路對(duì)第一輸入端和第二輸入端之間的電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等。然后，由壓電和生物電判斷電路通過(guò)檢測(cè)放大濾波后的電信號(hào)的相位和振幅等信息來(lái)判斷該電信號(hào)中是否包含壓電信號(hào)，如果不包含壓電信號(hào)，則直接確定該電信號(hào)為植物體的生物電信號(hào)，這時(shí)由壓電和生物電判斷電路進(jìn)一步檢測(cè)生物電信號(hào)的強(qiáng)度；如果包含壓電信號(hào)，則可以確定該電信號(hào)為直流的生物電信號(hào)和交流的壓電信號(hào)的疊加，這時(shí)由壓電和生物電分離電路對(duì)該疊加的電信號(hào)中的直流信號(hào)和交流信號(hào)進(jìn)行分離，從而分離出兩路電信號(hào)，一路為直流的生物電信號(hào)，另一路為交流的壓電信號(hào)，這時(shí)由壓電和生物電分離電路分別檢測(cè)生物電信號(hào)的強(qiáng)度和壓電信號(hào)的強(qiáng)度。處理電路、壓電和生物電判斷電路以及壓電和生物電分離電路都是通過(guò)硬件電路的形式實(shí)現(xiàn)的。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)處理電路、壓電和生物電判斷電路以及壓電和生物電分離電路的供電，在檢測(cè)單元14的內(nèi)部還包含電源電路，用于通過(guò)外接電源供電。為了直觀(guān)地顯示檢測(cè)到的電信號(hào)的強(qiáng)度信息，本實(shí)施例中的檢測(cè)單元14的輸出端連接到IXD顯示單元15，以便將檢測(cè)到的生物電信號(hào)和/或壓電信號(hào)的強(qiáng)度信息傳送給IXD顯示單元15，由IXD顯示單元15將生物電信號(hào)和/或壓電信號(hào)的強(qiáng)度信息直觀(guān)地顯示出來(lái)。在具體顯示時(shí)，可以在LCD顯示單元15上設(shè)置兩排LCD陣列一排LCD陣列用于顯示生物電信號(hào)的強(qiáng)度，該排LCD陣列中點(diǎn)亮的LCD燈的數(shù)目越多，說(shuō)明生物電信號(hào)的強(qiáng)度越大；一排LCD陣列用于顯示壓電信號(hào)的強(qiáng)度，該排LCD陣列中點(diǎn)亮的LCD燈的數(shù)目越多，說(shuō)明壓電信號(hào)的強(qiáng)度越大。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，每排LCD陣列中的每個(gè)LCD燈是并聯(lián)的，由LCD顯示單元根據(jù)生物電信號(hào)或壓電信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)控制每排LCD陣列中并聯(lián)的LCD燈點(diǎn)亮的數(shù)目。或者，也可以根據(jù)需要僅在LCD顯示單元15上顯示生物電信號(hào)的強(qiáng)度信息，或僅在LCD顯示單元15上顯示壓電信號(hào)的強(qiáng)度信息。[0026]本實(shí)施例中提到的電信號(hào)的類(lèi)型可以是電壓信號(hào)、電流信號(hào)或電導(dǎo)率信號(hào)，根據(jù)所應(yīng)用的植物種類(lèi)的不同來(lái)選擇相應(yīng)的電信號(hào)。例如，有些植物在受到污染時(shí)電流信號(hào)的變化明顯，對(duì)于這樣的植物最好監(jiān)測(cè)電流信號(hào)；而有些植物在受到污染時(shí)電壓信號(hào)的變化明顯，對(duì)于這樣的植物則最好監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)。在本實(shí)施例中，可以在檢測(cè)單元14的外部設(shè)置切換開(kāi)關(guān)，例如按鍵，以切換到不同的內(nèi)部電路，來(lái)控制檢測(cè)到的電信號(hào)的類(lèi)型。[0027]另外，由于植物的生物電信號(hào)與空氣污染程度之間存在著確定的關(guān)系，因此，對(duì)于特定的植物來(lái)說(shuō)，根據(jù)其電信號(hào)的范圍可以粗略推算出該植物體內(nèi)的能夠反映空氣污染程度的離子(例如鉀離子、鈉離子等)的離子濃度，進(jìn)而推算出當(dāng)前空氣污染的程度。其中，電信號(hào)的范圍與植物體內(nèi)的離子濃度以及空氣污染之間的關(guān)聯(lián)，可以事先通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式得到，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理為一張對(duì)照表，在該對(duì)照表中包含各種植物品種的電信號(hào)(即生物電信號(hào))與植物體的離子濃度以及空氣污染之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，在本實(shí)施例中，還可以根據(jù)事先確定的對(duì)照表，由檢測(cè)單元14將檢測(cè)到的電信號(hào)強(qiáng)度信息轉(zhuǎn)換為植物體內(nèi)的離子濃度信息，或空氣污染信息，從而直接在LCD顯示單元15的顯示面板上顯示這些信息。圖 4示出了在IXD顯示單元15的顯示面板上直接顯示空氣污染程度的示意圖。[0028]另外，在本實(shí)施例中，檢測(cè)單元14還可以進(jìn)一步用于在檢測(cè)到的生物電信號(hào)強(qiáng)度大于用戶(hù)預(yù)先設(shè)置的最高閾值，或低于用戶(hù)預(yù)先設(shè)置的最低閾值時(shí)報(bào)警，例如，通過(guò)閃爍燈或鳴笛等方式報(bào)警，通過(guò)這樣的方式，可以在空氣污染非常嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息。而且，該檢測(cè)單元14還可以用于在檢測(cè)到的壓電信號(hào)強(qiáng)度大于用戶(hù)預(yù)先設(shè)置的最高閾值時(shí)報(bào)警， 例如，通過(guò)閃爍燈或鳴笛等方式報(bào)警，通過(guò)這樣的方式，可以在出現(xiàn)颶風(fēng)或地震等突發(fā)情況時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息。為此，可以在檢測(cè)單元14的內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)置報(bào)警電路來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能， 該報(bào)警電路與檢測(cè)單元14的輸出端相連。[0029]本實(shí)施例中的第一電極和第二電極均采用碳纖維制作，由于碳纖維無(wú)毒、具有生物相容性，且本身柔韌性好，便于植物嫁接后的組織愈傷，因此可長(zhǎng)期附著在植物體莖部， 進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)測(cè)。當(dāng)然，本實(shí)施例中的第一電極和第二電極也可以采用其他的材料制作，并不限于碳纖維這一種材料。另外，本實(shí)施例中的壓電材料為納米氧化鋅，在實(shí)際情況中，也可根據(jù)需要選擇其他的壓電材料實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。而且，本實(shí)施例中的LCD顯示單元15是獨(dú)立于檢測(cè)單元14的，在實(shí)際情況中，還可以將IXD顯示單元15集成在檢測(cè)單元14內(nèi)部。[0030]通過(guò)本實(shí)施例中的植物監(jiān)測(cè)裝置，既可以監(jiān)測(cè)到植物體內(nèi)的生物電信號(hào)，從而反映出空氣污染的情況，也可以監(jiān)測(cè)到植物體內(nèi)由于納米氧化鋅而產(chǎn)生的壓電信號(hào)，從而反映出植物受到的外力情況。另外，由于植物體的生物電信號(hào)還可以反映出植物的受害情況， 例如，受到的工業(yè)污染、酸雨、害蟲(chóng)等影響，因此，本實(shí)施例中的植物監(jiān)測(cè)裝置也可以監(jiān)測(cè)植物的受害情況。[0031]實(shí)施例二、[0032]圖5示出了本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的植物監(jiān)測(cè)裝置的示意圖。如圖5所示，本實(shí)施例中的植物監(jiān)測(cè)裝置包括作為第一電極的第一碳纖維11、作為第二電極的第二碳纖維12、作為第三電極的第三碳纖維13、檢測(cè)單元14和IXD顯示單元15。[0033]其中，第一碳纖維11的一端位于植物莖干的內(nèi)部，另一端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與檢測(cè)單元14 的第一輸入端相連，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以將第一碳纖維11植入或嫁接到植物莖干。[0034]第三碳纖維13的一端也位于植物莖干的內(nèi)部，另一端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與檢測(cè)單元14的第三輸入端相連，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，也可以將第三碳纖維13植入或嫁接到植物莖干。第三碳纖維13的外表面上還生長(zhǎng)有納米氧化鋅。優(yōu)選地，該納米氧化鋅可以是納米氧化鋅陣列。具體生長(zhǎng)時(shí)，在第三碳纖維13上，通過(guò)射頻濺射的方法鍍納米氧化鋅種子層，在納米氧化鋅種子層上，采用濕化學(xué)法生長(zhǎng)納米氧化鋅陣列，完成該納米氧化鋅陣列的生長(zhǎng)后，對(duì)其進(jìn)行加熱退火即可。其中，納米氧化鋅可以生長(zhǎng)在第三碳纖維13的整個(gè)外表面上，或者只將第三碳纖維13表面生長(zhǎng)有納米氧化鋅的部分植入植物莖干內(nèi)部，使得第三碳纖維13與植物莖干之間通過(guò)納米氧化鋅隔離，從而避免第三碳纖維13與植物莖干的直接接觸。本實(shí)施例中的納米氧化鋅也環(huán)繞第三碳纖維13在其徑向上360度生長(zhǎng)在其外表面上，以提高壓電效應(yīng)，然而在實(shí)際情況中，也可以只在第三碳纖維13的一側(cè)生長(zhǎng)納米氧化鋅。另外，為了增強(qiáng)壓電效應(yīng)，防止電子在內(nèi)部中和，還可以在納米氧化鋅的頂部涂覆一層絕緣材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯PET、PVP或PVA等。也就是說(shuō)，納米氧化鋅的底部生長(zhǎng)在第三碳纖維13的外表面上，納米氧化鋅的頂部涂覆有絕緣材料。通過(guò)第三碳纖維13和第一碳纖維11檢測(cè)植物體受到的壓電信號(hào)。為了盡量避免植物體內(nèi)的生物電的影響，可以將第一碳纖維11和第三碳纖維13植入植物莖干的相同高度處(或近似相同高度處)。由于第三碳纖維13的外表面生長(zhǎng)有納米氧化鋅，納米氧化鋅在受力發(fā)生形變時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，從而在第三碳纖維13和第一碳纖維11之間產(chǎn)生電勢(shì)差，由此產(chǎn)生壓電信號(hào)，該壓電信號(hào)只有在植物體受到風(fēng)力影響或外力作用而發(fā)生擺動(dòng)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生。該壓電信號(hào)為交流信號(hào)，例如，為脈沖信號(hào)。由此可見(jiàn)，檢測(cè)單元14的第一輸入端和第三輸入端之間的電信號(hào)為壓電信號(hào)，只有在植物體發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，該壓電信號(hào)才會(huì)產(chǎn)生，當(dāng)植物體靜止時(shí)，該壓電信號(hào)近乎為零。第二碳纖維12的一端插入植物根毛區(qū)所在土壤的內(nèi)部，另一端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與檢測(cè)單元14的第二輸入端相連。通過(guò)第一碳纖維11和第二碳纖維12檢測(cè)植物體的生物電信號(hào)。由于植物體內(nèi)部具有體液、細(xì)胞等生物導(dǎo)體，因此，在第一碳纖維11所在的植物莖干與第二碳纖維12所在的植物土壤之間存在著生物電信號(hào)，該生物電信號(hào)在有生命的植物體內(nèi)部是一直存在的，可以近似看作直流信號(hào)。由此可見(jiàn)，檢測(cè)單元14的第一輸入端和第二輸入端之間的電信號(hào)為生物電信號(hào)，該生物電信號(hào)是一直存在的。由此可見(jiàn)，在本實(shí)施例中，生物電信號(hào)和壓電信號(hào)并不是疊加在一起的，而是分別進(jìn)行檢測(cè)的。這樣，檢測(cè)單元14內(nèi)部便不再需要設(shè)置壓電和生物電判斷電路以及壓電和生物電分離電路。檢測(cè)單元14內(nèi)部設(shè)置有第一處理電路和第二處理電路，分別對(duì)第一輸入端和第二輸入端之間的生物電信號(hào)以及第一輸入端和第三輸入端之間的壓電信號(hào)進(jìn)行處理,具體地，第一處理電路的一端與第一輸入端和第二輸入端相連，另一端與檢測(cè)單兀的輸出端相連；第二處理電路的一端與第一輸入端和第三輸入端相連，另一端與檢測(cè)單兀的輸出端相連。具體的處理過(guò)程可以包括放大、濾波、檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度等。第一處理電路和第二處理電路都是通過(guò)硬件電路的形式實(shí)現(xiàn)的。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)第一處理電路和第二處理電路的供電，在檢測(cè)單元14的內(nèi)部還設(shè)置有電源電路，用于通過(guò)外接電源供電。為了直觀(guān)地顯示檢測(cè)到的電信號(hào)的強(qiáng)度信息，本實(shí)施例中的檢測(cè)單元14的輸出端連接到IXD顯示單元15，以便將檢測(cè)到的生物電信號(hào)和/或壓電信號(hào)的強(qiáng)度信息傳送給IXD顯示單元15，由IXD顯示單元15將生物電信號(hào)和/或壓電信號(hào)的強(qiáng)度信息直觀(guān)地顯示出來(lái)。在具體顯示時(shí)，可以在LCD顯示單元15上設(shè)置兩排LCD陣列一排LCD陣列用于顯示生物電信號(hào)的強(qiáng)度，該排LCD陣列中點(diǎn)亮的LCD燈的數(shù)目越多，說(shuō)明生物電信號(hào)的強(qiáng)度越大；一排LCD陣列用于顯示壓電信號(hào)的強(qiáng)度，該排LCD陣列中點(diǎn)亮的LCD燈的數(shù)目越多，說(shuō)明壓電信號(hào)的強(qiáng)度越大。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，每排LCD陣列中的每個(gè)LCD燈是并聯(lián)的，由LCD顯示單元根據(jù)生物電信號(hào)或壓電信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)控制每排LCD陣列中并聯(lián)的LCD燈點(diǎn)亮的數(shù)目。 或者，也可以根據(jù)需要僅在LCD顯示單元15上顯示生物電信號(hào)的強(qiáng)度信息，或僅在LCD顯示單元15上顯示壓電信號(hào)的強(qiáng)度信息。[0039]本實(shí)施例中提到的電信號(hào)的類(lèi)型可以是電壓信號(hào)、電流信號(hào)或電導(dǎo)率信號(hào)，根據(jù)所應(yīng)用的植物種類(lèi)的不同來(lái)選擇相應(yīng)的電信號(hào)。例如，有些植物在受到污染時(shí)電流信號(hào)的變化明顯，對(duì)于這樣的植物最好監(jiān)測(cè)電流信號(hào)；而有些植物在受到污染時(shí)電壓信號(hào)的變化明顯，對(duì)于這樣的植物則最好監(jiān)測(cè)電壓信號(hào)。在本實(shí)施例中，可以在檢測(cè)單元14的外部設(shè)置切換開(kāi)關(guān)，例如按鍵，以切換到不同的內(nèi)部電路，來(lái)控制檢測(cè)到的電信號(hào)的類(lèi)型。[0040]另外，由于植物的生物電信號(hào)與空氣污染程度之間存在著確定的關(guān)系，因此，對(duì)于特定的植物來(lái)說(shuō)，根據(jù)其電信號(hào)的范圍可以粗略推算出該植物體內(nèi)的能夠反映空氣污染程度的離子(例如鉀離子、鈉離子等)的離子濃度，進(jìn)而推算出當(dāng)前空氣污染的程度。其中，電信號(hào)的范圍與植物體內(nèi)的離子濃度以及空氣污染之間的關(guān)聯(lián)，可以事先通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式得到，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理為一張對(duì)照表，在該對(duì)照表中包含各種植物品種的電信號(hào)(即生物電信號(hào))與植物體的離子濃度以及空氣污染之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，在本實(shí)施例中，還可以根據(jù)事先確定的對(duì)照表，由檢測(cè)單元14將檢測(cè)到的電信號(hào)強(qiáng)度信息轉(zhuǎn)換為植物體內(nèi)的離子濃度信息，或空氣污染信息，從而直接在LCD顯示單元15的顯示面板上顯示這些信息。[0041]另外，在本實(shí)施例中，檢測(cè)單元14還可以進(jìn)一步用于在檢測(cè)到的生物電信號(hào)強(qiáng)度大于用戶(hù)預(yù)先設(shè)置的最高閾值，或低于用戶(hù)預(yù)先設(shè)置的最低閾值時(shí)報(bào)警，例如，通過(guò)閃爍燈或鳴笛等方式報(bào)警，通過(guò)這樣的方式，可以在空氣污染非常嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息。而且，該檢測(cè)單元14還可以用于在檢測(cè)到的壓電信號(hào)強(qiáng)度大于用戶(hù)預(yù)先設(shè)置的最高閾值時(shí)報(bào)警， 例如，通過(guò)閃爍燈或鳴笛等方式報(bào)警，通過(guò)這樣的方式，可以在出現(xiàn)颶風(fēng)或地震等突發(fā)情況時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信息。為此，可以在檢測(cè)單元14的內(nèi)部進(jìn)一步設(shè)置報(bào)警電路來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能， 該報(bào)警電路與檢測(cè)單元14的輸出端相連。[0042]本實(shí)施例中的第一電極、第二電極和第三電極均采用碳纖維制作，由于碳纖維無(wú)毒、具有生物相容性，且本身柔韌性好，便于植物嫁接后的組織愈傷，因此可長(zhǎng)期附著在植物體莖部，進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)測(cè)。當(dāng)然，本實(shí)施例中的第一電極、第二電極和第三電極也可以采用其他的材料制作，并不限于碳纖維這一種材料。另外，本實(shí)施例中的壓電材料為納米氧化鋅，在實(shí)際情況中，也可根據(jù)需要選擇其他的壓電材料實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。而且，本實(shí)施例中的IXD顯示單元15是獨(dú)立于檢測(cè)單元14的，在實(shí)際情況中，還可以將IXD顯示單元15集成在檢測(cè)單元14內(nèi)部。[0043]通過(guò)本實(shí)施例中的植物監(jiān)測(cè)裝置，既可以監(jiān)測(cè)到植物體內(nèi)的生物電信號(hào)，從而反映出空氣污染的情況，也可以監(jiān)測(cè)到植物體內(nèi)由于納米氧化鋅而產(chǎn)生的壓電信號(hào)，從而反映出植物受到的外力情況。另外，由于植物體的生物電信號(hào)還可以反映出植物的受害情況， 例如，受到的工業(yè)污染、酸雨、害蟲(chóng)等影響，因此，本實(shí)施例中的植物監(jiān)測(cè)裝置也可以監(jiān)測(cè)植物的受害情況。。[0044]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然上述說(shuō)明中，為便于理解，對(duì)方法的步驟采用了順序性描述，但是應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于上述步驟的順序并不作嚴(yán)格限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，如R0M/RAM、磁碟、光盤(pán)等。還可以理解的是，附圖或?qū)嵤├兴镜难b置結(jié)構(gòu)僅僅是示意性的，表示邏輯結(jié)構(gòu)。其中作為分離部件顯示的模塊可能是或者可能不是物理上分開(kāi)的，作為模塊顯示的部件可能是或者可能不是物理模塊。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括第一電極、第二電極和檢測(cè)電信號(hào)強(qiáng)度的檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元具有第一輸入端和第二輸入端，其中，所述第一電極的一端位于植物莖干的內(nèi)部，另一端與所述檢測(cè)單元的第一輸入端相連；所述第二電極的一端位于植物根部土壤的內(nèi)部，另一端與所述檢測(cè)單元的第二輸入端相連。
2.如權(quán)利要求I所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述電信號(hào)為電流信號(hào)、電壓信號(hào)或電導(dǎo)率信號(hào)。
3.如權(quán)利要求I所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述第一電極的外表面設(shè)置有壓電材料層。
4.如權(quán)利要求3所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，還包括覆蓋所述壓電材料層的絕緣材料層。
5.如權(quán)利要求3或4所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)單元具有輸出端，且所述檢測(cè)單元進(jìn)一步包括處理電路、壓電和生物電判斷電路以及壓電和生物電分離電路，其中，所述處理電路的一端與所述第一輸入端和第二輸入端相連，另一端與所述壓電和生物電判斷電路相連；所述壓電和生物電判斷電路的一端與所述處理電路相連，另一端與所述壓電和生物電分離電路相連；所述壓電和生物電分離電路的一端與所述壓電和生物電判斷電路相連，另一端與所述輸出端相連。
6.如權(quán)利要求5所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述植物監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)一步包括=LCD顯示單元，與所述檢測(cè)單元的輸出端相連。
7.如權(quán)利要求I所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)單元還包括第三輸入端，則所述植物監(jiān)測(cè)裝置還包括第三電極，所述第三電極的外表面設(shè)置有壓電材料層，且所述第三電極的一端位于植物莖干的內(nèi)部，另一端與所述檢測(cè)單元的第三輸入端相連。
8.如權(quán)利要求7所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，還包括覆蓋所述壓電材料層的絕緣材料層。
9.如權(quán)利要求7或8所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)單元具有輸出端，且所述檢測(cè)單元進(jìn)一步包括第一處理電路和第二處理電路，其中，所述第一處理電路的一端與所述第一輸入端和第二輸入端相連，另一端與所述輸出端相連；所述第二處理電路的一端與所述第一輸入端和第三輸入端相連，另一端與所述輸出端相連。
10.如權(quán)利要求9所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述植物監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)一步包括=LCD顯示單元，與所述檢測(cè)單元的輸出端相連。
11.如權(quán)利要求I所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述第一電極和/或第二電極為碳纖維。
12.如權(quán)利要求I所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)單元進(jìn)一步包括與檢測(cè)單元的輸出端相連的報(bào)警電路。
13.如權(quán)利要求I所述的植物監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述植物監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)一步包括=LCD顯示單元，與所述檢測(cè)單元的輸出端相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種植物監(jiān)測(cè)裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺乏通過(guò)監(jiān)測(cè)植物體內(nèi)電信號(hào)的變化來(lái)監(jiān)測(cè)空氣污染的裝置的問(wèn)題。該植物監(jiān)測(cè)裝置包括第一電極、第二電極和檢測(cè)電信號(hào)強(qiáng)度的檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元具有第一輸入端和第二輸入端，其中，所述第一電極的一端位于植物莖干的內(nèi)部，另一端與所述檢測(cè)單元的第一輸入端相連；所述第二電極的一端位于植物根部土壤的內(nèi)部，另一端與所述檢測(cè)單元的第二輸入端相連。通過(guò)該植物監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的。
文檔編號(hào)G01N27/26GK202748333SQ20122038085
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者李澤堂, 劉天龍, 王珊 申請(qǐng)人:納米新能源(唐山)有限責(zé)任公司