專利名稱：一種測定果實(shí)體積的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種果實(shí)體積的測定方法，屬于植物栽培學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通過研究作物的生長發(fā)育動態(tài)來建立各種作物的生長發(fā)育模擬模型軟件系統(tǒng)，已 經(jīng)是“數(shù)字農(nóng)業(yè)”發(fā)展的一個必然趨勢。目前我國在大豆、棉花、黃瓜、番茄、蘋果、柿子等作 物中已經(jīng)建立了初始的模型。這為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中預(yù)測區(qū)域產(chǎn)量、進(jìn)行年際產(chǎn)量波動和風(fēng)險評 價、氣候變化影響評價等指標(biāo)提供了重要的依據(jù)，為農(nóng)業(yè)走向高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效奠定了 基礎(chǔ)，它將成為推動農(nóng)業(yè)科學(xué)研究與應(yīng)用的重要工具，因此，對作物生長發(fā)育動態(tài)的研究顯 得至關(guān)重要。在研究果樹果實(shí)生長發(fā)育動態(tài)中，果實(shí)體積是一個很重要的指標(biāo)。目前測定果 實(shí)體積常見的方法主要有模型公式法、排水法、果實(shí)表面積法、圓球體積法、縱橫徑法等，但 是其各有利弊。模型公式法測量簡單，只需一把游標(biāo)卡尺即可，但是其局限性太大，一種公 式只能針對一種模型，而且模型與果實(shí)實(shí)際形狀往往有很大差別，即使是同一品種的果實(shí)， 其形狀也有差異，因此這種方法不能準(zhǔn)確地測量不同果實(shí)的體積。排水法測定是將果實(shí)放 入盛滿水的燒杯中，再用量筒量出溢出水的體積，這樣可以算出果實(shí)的體積，但是在將果實(shí) 放入燒杯時，由于水的表面張力影響，溢出水的體積必然會小于果實(shí)實(shí)際體積(在果實(shí)體 積小的情況下，此現(xiàn)象更明顯，出現(xiàn)液面上升不明顯，且水不往外溢的情況)，此外，燒杯外 壁殘留的水會使得誤差更大。排水法不便于在大田中應(yīng)用，這就使得該法不能對果實(shí)進(jìn)行 定果生長發(fā)育動態(tài)的研究。其它諸如，果實(shí)表面積法，圓球體積法，縱橫徑法等測定果實(shí)體 積的方法雖然操作方法簡單，但其所測結(jié)果也存在精確度低，誤差大的問題，尤其在不同發(fā) 育時期測的是不同果實(shí)個體，果實(shí)間的個體差異更造成了系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生，所以也不能用 于測定果實(shí)生長發(fā)育過程的動態(tài)變化。因此，實(shí)際生產(chǎn)或研究中迫切需要一種能夠準(zhǔn)確、快 速、實(shí)時測定樹上果實(shí)生長發(fā)育動態(tài)變化特點(diǎn)，且又不需要從樹上采下果實(shí)就能直接測定 果實(shí)體積的方法。針對上述各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，我們設(shè)計出了虹吸法來測定果實(shí)體積的新 方法，該法不僅快速、方便，最重要的是能準(zhǔn)確地測定形狀不規(guī)則的果實(shí)體積，且可以準(zhǔn)確 跟蹤果實(shí)個體的生長發(fā)育狀況，避免了果實(shí)生長過程中因個體差異造成的誤差，這對于研 究果實(shí)的晝夜生長及季節(jié)性生長動態(tài)均有重要的實(shí)用價值。此外，本發(fā)明還可用于監(jiān)測其 它作物果實(shí)體積膨大動態(tài)的特性，因此具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供了一種快速、準(zhǔn)確的測定形狀不規(guī)則的果實(shí)體積，并且能夠 直接實(shí)時測定長在樹上的果實(shí)體積變化(即果實(shí)不需要從樹上摘下來測定)的新方法，為 更好的研究與果實(shí)體積變化相關(guān)的課題(如，果實(shí)生長動態(tài))提供幫助。技術(shù)方案虹吸法測定梨果實(shí)體積，其特征在于
1虹吸現(xiàn)象是液態(tài)分子間引力與位能差所造成的，即利用水柱壓力差，使水上升后 再流到低處。由于管口水面承受不同的大氣壓力，水會由壓力大的一邊流向壓力小的一邊， 直到兩邊的大氣壓力相等，容器內(nèi)的水面變成相同的高度，水就會停止流動。2測定裝置燒杯，量筒，橡膠管，水平儀各一個。在燒杯和量筒中各加入一定量的 水，然后用橡膠管連起來制成一個連通器，使燒杯和量筒的液面高度相同。水平儀用于標(biāo)定 裝置的水平狀態(tài)。3室內(nèi)曲線標(biāo)定在室內(nèi)用不同體積梯度的水加入到燒杯中，從而找出加入燒杯 中水的體積與量筒液面上升體積的線性關(guān)系，經(jīng)過excel分析來確定公式y(tǒng) = ax+b (χ代表 量筒液面上升體積，y代表加入燒杯中水的體積)和相關(guān)系數(shù)。4室外梨果體積測定利用此裝置在室外測定果實(shí)的體積，即將所測果實(shí)完全浸 沒到燒杯液體中，到果頂剛剛浸入液面時終止浸入，待燒杯和量筒中液面相平時，讀出量筒 中液面升高的體積，代入y = ax+b關(guān)系式中，即可得出果實(shí)的實(shí)際體積。操作過程中測定 裝置水平儀應(yīng)始終保持水平狀態(tài)，以排除液面傾斜導(dǎo)致讀數(shù)的誤差。有益效果本發(fā)明所提供的測定梨果實(shí)體積的虹吸法，具有以下優(yōu)點(diǎn)1本發(fā)明的使用方法簡單，便捷，快速。測量時，只需燒杯，量筒，橡膠管和水平儀各 一個。待量筒與燒杯中液面相平時，讀出量筒中液面上升的體積即可，可以個人單獨(dú)作業(yè)。2本發(fā)明所測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性高。由于梨果實(shí)為典型的不規(guī)則球體，因此采用一般的 公式法很難準(zhǔn)確的測算出其真實(shí)的體積，而本發(fā)明經(jīng)過標(biāo)定后，燒杯中水體積的變化和量 筒中水面上升的高度間相關(guān)性非常高，相關(guān)系數(shù)可以達(dá)到0. 9995，可見量筒中水面上升的 高度可以很準(zhǔn)確地反映果實(shí)的體積，且誤差很小，比以往任何一種測定果實(shí)體積的方法都 準(zhǔn)確。3本發(fā)明可直接測定長在樹上的果實(shí)體積變化，不需要果實(shí)脫離樹體就能實(shí)時測 定其生長發(fā)育動態(tài)變化，避免了果實(shí)生長過程中因個體差異造成的誤差，為果樹果實(shí)的生 長動態(tài)的研究奠定了基礎(chǔ)。4本發(fā)明的推廣性和應(yīng)用性很強(qiáng)。本發(fā)明不僅可以測定梨果實(shí)的體積，還可用于測 定其它作物果實(shí)的生長動態(tài)變化，根據(jù)實(shí)際情況選取適宜的盛量器，則可以測定所有不規(guī) 則形狀物體的體積，因此，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
四

圖1為測定裝置；圖2為標(biāo)定裝置；圖3梨果實(shí)未浸入燒杯前量筒刻度值讀數(shù)；圖4梨果實(shí)完全浸入燒杯液體時刻度值讀數(shù)。圖5量筒液面升高刻度值和燒杯加入水的體積所對應(yīng)的線性方程
五具體實(shí)施例方式(一 )實(shí)驗(yàn)器材100ml (Iml)量筒，250ml燒杯，IOOml容量瓶，50ml容量瓶，25ml容量瓶，5ml移液槍，水平儀。( 二)實(shí)驗(yàn)步驟1、室內(nèi)曲線標(biāo)定(1)先在燒杯和量筒中各加入一半的水，然后用一根不漏氣的橡膠管把它們連起 來制成一個連通器(橡膠管必須充滿水)，當(dāng)水平儀中的小氣泡在中央，同時燒杯和量筒中 液面相平時，記下量筒中的初始刻度值ν(如圖1)。(2)用5ml的移液槍分別加水5ml，10ml, 15ml, 20ml于燒杯中，并且讀出在量筒中 與其相對應(yīng)的液面升高的刻度值，重復(fù)3次，算出各平均值V1V2V3V4 ；用水定容25ml，50ml， IOOml的容量瓶，然后分別加入到燒杯中，讀出在量筒中與其相對應(yīng)液面升高的刻度值，重 復(fù)3次，算出各平均值V5V6V7 ；期間若是燒杯中的水快要滿的時候?qū)⑵涞钩鲆徊糠?，以免?響讀數(shù)。(3)將上述加入到燒杯中5，10，15，20，25，50，IOOml的水，與其所對應(yīng)的
V1V2V3V4V5V6V7變量通過excel軟件分析會得到一條直線即y = ax+b與相關(guān)系數(shù)。2、室外梨果體積測定(1)用膠帶將燒杯、量筒固定在水平儀上，先在燒杯和量筒中各加入一半的水，然 后用一根不漏氣的橡膠管把它們連起來制成一個連通器(橡膠管必須充滿水)，當(dāng)水平儀 中的小氣泡在中央，同時燒杯與量筒中液面相平時，記下量筒中的初始刻度值ν(如圖3)(2)將樹上所要測的果實(shí)完全浸沒到燒杯液體中，到果實(shí)剛剛浸沒為好(以排除 果柄帶來的誤差)，待水平儀中的小氣泡在中央，同時燒杯與量筒液面相平時，讀出量筒中 的刻度值V1 (如圖4)，則(V1-V)代表果實(shí)完全浸沒燒杯中水時量筒中液面所對應(yīng)升高的體 積，將(V1-V)代入公式y(tǒng) = ax+b的X，求出y即可，則y所代表的值即為果實(shí)體積。(三)結(jié)果與分析燒杯中加入不同梯度體積的水所對應(yīng)的量筒中液面升高的水的體積表1所示表1燒杯加入水的體積和量筒液面升高刻度值的對應(yīng)關(guān)系 利用excel軟件分析可得線性方程如圖5 通過利用excel軟件分析可知，燒杯中加入不同體積梯度的水與其相對應(yīng)量筒液 面升高體積的關(guān)系式為y = 6. 0919X+0. 0298，其中χ代表量筒中液面升高的體積，y代表燒 杯中加入水的體積，相關(guān)系數(shù)為0. 9995，相關(guān)性非常高。本實(shí)驗(yàn)中所測果實(shí)的3次數(shù)據(jù)及結(jié) 果和方差分析分別如表2和表3所示表2實(shí)驗(yàn)所測數(shù)據(jù)及結(jié)果 表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果方差分析 根據(jù)表3可知，其標(biāo)準(zhǔn)差為0. 70，說明所測3次數(shù)據(jù)間的差異很小，即數(shù)據(jù)間精 確度非常高，這更加證明了本發(fā)明的可行性及準(zhǔn)確性。另外本實(shí)驗(yàn)是用IOOml量筒(Iml) 和250ml燒杯為連通器，若是需要更加精確，則只需更改量筒即可，如可采用最小刻度為 0. Iml的量筒等，若果實(shí)很大，則可換用大的燒杯(或大的盛量器)即可，如可以使用500ml 或者IOOOml的燒杯，根據(jù)自己的實(shí)際情況來定。
權(quán)利要求
一種測定果實(shí)體積的方法，其特征在于1)測定裝置燒杯，量筒，橡膠管，水平儀各一個，在燒杯和量筒中各加入1/3 1/2量的水，然后用橡膠管連起來制成一個連通器，使燒杯和量筒的液面高度相同，用于標(biāo)定裝置的水平狀態(tài)的水平儀；2)室內(nèi)曲線標(biāo)定在室內(nèi)用不同體積梯度的水加入到燒杯中，從而找出加入燒杯中水的體積與量筒液面上升體積的線性關(guān)系，經(jīng)過excel分析來確定公式y(tǒng)＝ax+b，x代表量筒液面上升體積，y代表加入燒杯中水的體積和相關(guān)系數(shù)a，b。3)室外果實(shí)體積測定利用步驟1)所述裝置在室外測定果實(shí)的體積，即將所測果實(shí)完全浸沒到燒杯液體中，到果頂剛剛浸入液面時終止浸入，待燒杯和量筒中液面相平時，讀出量筒中液面升高的體積，代入y＝ax+b關(guān)系式中，即可得出果實(shí)的實(shí)際體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種測定果實(shí)體積的方法，其特征在于操作過程中測定裝置水平儀應(yīng)始終保持水平狀態(tài)，以排除液面傾斜導(dǎo)致讀數(shù)上的誤差。
全文摘要
本發(fā)明涉及果實(shí)體積的簡易、快捷測定方法，屬于植物栽培學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明利用虹吸現(xiàn)象，用橡膠管把燒杯和量筒連起來制成一個連通器，把果實(shí)完全浸入到盛水的燒杯中時，燒杯和量筒中液面升高至相同高度，且量筒中液面上升的體積與浸入燒杯中果實(shí)的體積有一線性關(guān)系，通過此關(guān)系式我們就可以用量筒中液面上升的體積來準(zhǔn)確測出浸入燒杯中果實(shí)的體積。本發(fā)明簡單、方便、快速，能準(zhǔn)確地測定形狀不規(guī)則的果實(shí)體積，最重要的是能夠連續(xù)、定點(diǎn)、實(shí)時測定長在樹上的果實(shí)體積變化，即不需要從樹上摘下果實(shí)就能準(zhǔn)確測定出果實(shí)的體積，可以準(zhǔn)確跟蹤果實(shí)個體的生長發(fā)育狀況，因此具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G01F17/00GK101893469SQ20101023059
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者吳俊 , 吳華清, 席東, 張紹鈴, 王鑫, 田偉龍, 陶書田, 齊開杰 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)