超聲波育種的聲參量檢測裝置制造方法
【專利摘要】一種超聲波育種的聲參量檢測裝置，在底座上設固定架，固定架右側(cè)設縱向齒條，安裝板上設橫向齒條、左端設滾動輪、右端設縱向步進電機、中部設換能器支架，縱向步進電機的主動齒輪與縱向齒條嚙合，換能器支架上設滑塊和豎向步進電機，滑塊上設豎向齒條和超聲換能器，豎向步進電機的主動齒輪與豎向齒條嚙合，換能器支架上設橫向步進電機，橫向步進電機的主動齒輪與橫向齒條嚙合，底座上設內(nèi)壁上裝有聲隔離層的水槽，水槽內(nèi)設位于超聲換能器下方盛放植物種子的種子固定網(wǎng)，水槽內(nèi)側(cè)壁上設置有水平超聲探頭、底部設垂直超聲探頭，底座右側(cè)設信號發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配器，底座的左側(cè)設計算機、超聲信號分析器、三維步進控制器。
【專利說明】超聲波育種的聲參量檢測裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲波育種的設備或裝置【技術(shù)領域】，具體涉及一種超聲波育種的聲參量檢測裝置。
技術(shù)背景
[0002]農(nóng)業(yè)聲生物學是物理農(nóng)業(yè)學的一個重要分支，它是研究聲這一因素是如何作用于農(nóng)業(yè)生物體的。由于聲波是一種能量，可以被植物種子吸收，增強細胞活力，加速細胞分裂，進而使植物生長加快。尤其是頻率高于20kHz的超聲，由于其聲波的波長短，能量大，對某些生物體的作用效果大，因此超聲育種成為農(nóng)業(yè)聲生物學的主要研究對象。
[0003]超聲育種是把各種植物種子放入聚焦的聲場中，在不同超聲頻率、超聲功率、超聲時間(包括超聲作用時間、間歇時間、超聲次數(shù))等參數(shù)作用下，超聲波產(chǎn)生的振動對種子有強烈的刺激作用，從而產(chǎn)生出許多有益的物理效應。
[0004]植物種子生產(chǎn)的周期長，受自然氣候條件的限制，儲存條件要求嚴格，而超聲這一因素應用到植物育種中，可以提高種子的發(fā)芽率，縮短發(fā)芽周期。
[0005]目前現(xiàn)有在超聲波育種的研究領域所存在的不足之處主要是只知道超聲的頻率、時間、功率對植物種子有一定的激勵作用，但是并不能確定超聲作用在植物種子表面時的最佳激勵條件，即植物種子在超聲培育下的最佳聲參量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種設計合理、操作方便、檢測結(jié)果準確的超聲波育種的聲參量檢測裝置。
[0007]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:在底座上設置有固定架，固定架的右側(cè)設置有縱向齒條，安裝板上設置有橫向齒條、左端設置有滾動輪、右端設置有縱向步進電機、中部設置有換能器支架，縱向步進電機輸出軸上的主動齒輪與縱向齒條嚙合，換能器支架上設置有滑塊和豎向步進電機，滑塊上設置有豎向齒條和超聲換能器，豎向步進電機輸出軸上的主動齒輪與豎向齒條嚙合，換能器支架上設置有橫向步進電機，橫向步進電機輸出軸上的主動齒輪與橫向齒條哨合，底座上設置內(nèi)壁上裝有聲隔尚層的水槽，水槽內(nèi)設置有位于超聲換能器下方盛放植物種子的種子固定網(wǎng)，水槽內(nèi)側(cè)壁上設置有水平超聲探頭、底部設置有垂直超聲探頭，底座右側(cè)設置有信號發(fā)生器、功率放大器、阻抗匹配器，信號發(fā)生器通過導線與功率放大器相連，功率放大器通過導線與阻抗匹配器相連，阻抗匹配器通過導線與超聲換能器相連，底座的左側(cè)設置有計算機、超聲信號分析器、三維步進控制器，超聲信號分析器通過導線與水平超聲探頭和垂直超聲探頭相連，超聲信號分析器通過數(shù)據(jù)線與計算機的輸入端口相連，計算機的輸出端口通過導線與三維步進控制器相連接，三維步進控制器通過導線與橫向步進電機、縱向步進電機、豎向步進電機相連。
[0008]本發(fā)明的超聲換能器為寬頻超聲換能器，寬頻超聲換能器的頻率為30?80KHz。
[0009]本發(fā)明的水平超聲探頭位于種子固定網(wǎng)的水平位置，垂直超聲探頭位于種子固定網(wǎng)的正下方。
[0010]本發(fā)明的超聲信號分析器由接收電路、前置放大電路、濾波器、放大器連接構(gòu)成，接收電路的輸出端接前置放大電路，前置放大電路的輸出端接濾波器，濾波器的輸出端接放大器。
[0011]本發(fā)明的前置放大電路為:三極管T3的基極接二極管D4的負極以及通過電阻R9接地并通過電阻R8接電容C7的一端和5V電源負極、集電極接電容C5的一端并通過電阻RlO接電容C4的一端和5V電源正極、發(fā)射極接電容C6的一端并通過電阻Rll接電容C7的一端和5V電源正極，電容C4和電容C7的另一端接地，電容C6的另一端通過電阻Rl2接地，電容C5的另一端接三極管T4的基極并通過電阻R13接地，三極管T4的集電極接5V電源正極、發(fā)射極通過電阻R14接-5V電源正極以及二極管D6的正極。
[0012]本發(fā)明采用寬頻換能器產(chǎn)生不同頻率的超聲波激勵植物種子，通過水平超聲探頭和垂直超聲探頭接收植物種子附近產(chǎn)生的散射和透射聲信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出到超聲信號分析器進行分析，通過計算機檢測出超聲輻射種子的各種聲參數(shù)，對其中聲信號變化顯著的參數(shù)進行分析計算，為提高植物種子發(fā)芽率、縮短發(fā)芽周期提供了科學依據(jù)。本發(fā)明具有設計合理、操作方便、檢測結(jié)果準確等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實施例1的主視圖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是圖1的俯視圖。
[0015]圖3是圖1中超聲信號分析器19的電氣原理方框圖。
[0016]圖4是圖1中超聲信號分析器19的電子線路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下面現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的進一步下詳細說明，但是本發(fā)明不限于下述實施。
[0018]實施例1
[0019]由圖1、2可知，本實施例的超聲波育種的聲參量檢測裝置是由底座1、固定架2、滾動輪3、安裝板4、豎向步進電機5、豎向齒條6、滑塊7、換能器支架8、超聲換能器9、種子固定網(wǎng)11、垂直超聲探頭12、聲隔離層13、信號發(fā)生器14、功率放大器15、阻抗匹配器16、水槽17、水平超聲探頭18、超聲信號分析器19、三維步進控制器20、計算機21、橫向步進電機22、橫向齒條23、縱向步進電機24、縱向齒條25聯(lián)接構(gòu)成。
[0020]在底座I上用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有固定架2，固定架2的右側(cè)上表面用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有縱向齒條25，安裝板4的上表面用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有橫向齒條23，安裝板4的左端用聯(lián)接件聯(lián)接安裝有滾動輪3，滾動輪3在固定架2的左側(cè)上表面滾動，安裝板4的右端用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有縱向步進電機24，縱向步進電機24輸出軸上的主動齒輪與縱向齒條25嚙合。安裝板4的中部安裝有換能器支架8，換能器支架
8可在安裝板4上左右移動，換能器支架8的前側(cè)面上安裝有滑塊和豎向步進電機5，滑塊7可在換能器支架8上上下移動，滑塊7上用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有豎向齒條6和超聲換能器9，豎向步進電機5輸出軸上的主動齒輪與豎向齒條6嚙合，帶動滑塊7在換能器支架8上上下移動，使得超聲換能器9相對于換能器支架8上下移動，本實施例的超聲換能器9為寬頻超聲換能器9，寬頻超聲換能器9用于產(chǎn)生超聲波，超聲波的頻率為50KHz。換能器支架8上用螺紋緊固聯(lián)接件固定聯(lián)接有橫向步進電機22，橫向步進電機22的輸出軸上主動齒輪與橫向齒條23嚙合，橫向步進電機22旋轉(zhuǎn)，帶動換能器支架8水平橫向移動。實現(xiàn)超聲換能器9相對于固定架2三維移動。在換能器支架8上懸掛有種子固定網(wǎng)11，種子固定網(wǎng)11位于超聲換能器9的正下方，種子固定網(wǎng)11用于裝待超聲波處理的植物種子10。
[0021]在底座I上放置有水槽17，水槽17內(nèi)壁上用膠粘貼有聲隔離層13，聲隔離層13用于隔離超聲波，水槽17內(nèi)底部放置有種子固定網(wǎng)11，種子固定網(wǎng)11位于超聲換能器9下方，種子固定網(wǎng)11用于有盛放植物種子10，水槽17的內(nèi)側(cè)壁上安裝有水平超聲探頭18，水平超聲探頭18應位于種子固定網(wǎng)11的水平位置，種子固定網(wǎng)11的正下方水槽17的底部安裝有垂直超聲探頭12，水平超聲探頭18用于接收超聲波作用到種子固定網(wǎng)11內(nèi)種子水平方向上的超聲波，將所接收到水平方向的超聲波轉(zhuǎn)換成電信號輸出，垂直超聲探頭12用于接收超聲波作用到種子固定網(wǎng)11內(nèi)種子垂直方向上的超聲波，將所接收到垂直方向的超聲波轉(zhuǎn)換成電信號輸出。
[0022]在底座I右側(cè)放置有信號發(fā)生器14、功率放大器15、阻抗匹配器16，信號發(fā)生器14通過導線與功率放大器15相連，功率放大器15通過導線與阻抗匹配器16相連，阻抗匹配器16通過導線與超聲換能器9相連，信號發(fā)生器14產(chǎn)生的超聲波信號經(jīng)功率放大器15放大后，通過阻抗匹配器16和超聲換能器9，產(chǎn)生適用于測試用的頻率為30?80kHz、功率為I?IKW的固定頻率的超聲波。
[0023]在底座I的左側(cè)放置有計算機21、超聲信號分析器19、三維步進控制器20，超聲信號分析器19通過導線與水平超聲探頭18和垂直超聲探頭12相連，超聲信號分析器19通過數(shù)據(jù)線與計算機21的輸入端口相連，計算機21的輸出端口通過導線與三維步進控制器20相連接,三維步進控制器20通過導線與橫向步進電機22、縱向步進電機24、豎向步進電機5相連。超聲信號分析器19將水平超聲探頭18和垂直超聲探頭12所輸出的信號進行分析，輸出到計算機21，計算機21按照事先設定的程序進行運算，計算出作用到植物種子上的超聲波，顯示出計算結(jié)果。操作者通過鍵盤輸入指令信號，由計算機21通過三維步進控制器20控制橫向步進電機22、縱向步進電機24、豎向步進電機5的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0024]圖3給出了超聲信號分析器19的電氣原理方框圖，在圖3中，本實施例的超聲信號分析器19由接收電路、前置放大電路、濾波器、放大器連接構(gòu)成。接收電路的輸出端接前置放大電路，前置放大電路的輸出端接濾波器，濾波器的輸出端接放大器。接收電路接收到水平超聲探頭18和垂直超聲探頭12采集種子附近產(chǎn)生的散射和透射聲信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出到前置放大電路，前置放大電路將信號進行放大，放大后的信號輸出到濾波器，濾波器進行濾波，將濾波信號輸出到放大器確定為有益和最佳種子激勵條件進行放大應用。
[0025]圖4給出了聲信號分析儀的電子線路原理圖。在圖4中，本實施例的接收電路由三極管T2、二極管Dl?二極管D5、場效應管Tl、電阻Rl?電阻R7、電容Cl?電容C3連接構(gòu)成。超聲電信號由電容C3的一端輸入，電容C3的另一端通過電阻R6接三極管T2的基極和電容C2的一端，三極管T2的集電極接電容C2的另一端和15v電源正極、發(fā)射極接場效應管Tl的柵極并通過電阻R4接地，場效應管Tl的漏極接電容Cl的一端并通過電阻R3接15V電源正極、源極接地，電容Cl的另一端接二極管Dl的負極并通過電阻R2接地，二極管Dl的正極接二極管D2的負極并通過電阻Rl接地，二極管D2的正極接二極管D3的負極，二極管D3的正極接二極管D4的正極并通過電阻R5接15V電源負極，二極管D4的負極接二極管D5的正極和前置放大電路，二極管D5的負極通過電阻R7接地。
[0026]本實施例的前置放大電路由三極管T3、三極管T4、電阻R8?電阻R14、電容C4?電容C7連接構(gòu)成。三極管T3的基極接二極管D4的負極以及通過電阻R9接地并通過電阻R8接電容C7的一端和5V電源負極、集電極接電容C5的一端并通過電阻RlO接電容C4的一端和5V電源正極、發(fā)射極接電容C6的一端并通過電阻Rll接5V電源負極，電容C4和電容C7的另一端接地，電容C6的另一端通過電阻Rl2接地。電容C5的另一端接三極管T4的基極并通過電阻R13接地，三極管T4的集電極接5V電源正極、發(fā)射極通過電阻R14接-5V電源正極以及濾波器。
[0027]本實施例的濾波器由二極管D6、電感線圈L1、電阻R15、電容C8?電容Cll連接構(gòu)成。二極管D6的正極接三極管T4的發(fā)射極并接電容C8的一端和地，二極管D6的負極接電感LI的一端、電容C8的另一端、電容C9的一端、電容Cll的一端、電容ClO的一端，電容C9的另一端和電容ClO的另一端并接地，電感線圈LI的另一端接電容Cll的另一端和地以及通過電阻R15接地并接放大器。
[0028]本實施例的放大器由集成電路U1、電阻R16、電阻R17、電容C12連接構(gòu)成，集成電路Ul的型號為AD645A。電容C12的一端接電感LI的另一端、另一端通過電阻R16接集成電路Ul的同相輸入端3腳，集成電路Ul的同相輸入端3腳通過電阻R17接集成電路Ul的輸出端6腳、反相輸入端2腳接地、7腳接3.3V電源正極、4腳接地、輸出端6腳接計算機串□。
[0029]實施例2
[0030]本實施例的超聲換能器9為寬頻超聲換能器，寬頻超聲換能器用于產(chǎn)生超聲波，超聲波的頻率為30KHz。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關系與實施例1相同。
[0031]實施例3
[0032]本實施例的超聲換能器9為寬頻超聲換能器，寬頻超聲換能器9用于產(chǎn)生超聲波，超聲波的頻率為80KHz。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關系與實施例1相同。
[0033]本發(fā)明的工作原理如下:
[0034]信號發(fā)生器14產(chǎn)生的超聲波信號經(jīng)功率放大器15放大后，通過阻抗匹配器16和超聲換能器9，產(chǎn)生適用于測試用的頻率為30?80kHz、功率為I?IKW的固定頻率的超聲波傳輸?shù)匠晸Q能器9，超聲換能器9產(chǎn)生的超聲波發(fā)射到種子固定網(wǎng)11內(nèi)的植物種子
10。水平超聲探頭18和垂直超聲探頭12接收到超聲波作用到植物種子10上的超聲波裝換成電信號輸出到超聲信號分析器19，超聲信號分析器19對輸入的信號進行處理，檢測出超聲輻射植物種子10的各種聲參數(shù)，對其中聲信號變化顯著的參數(shù)進行分析計算，將結(jié)果輸出到計算機21，計算機21按照事先設定的程序進行運算，計算出作用到植物種子10上的聲參量，顯示出計算結(jié)果。操作者通過鍵盤輸入指令信號，由計算機21通過三維步進控制器20控制橫向步進電機22、縱向步進電機24、豎向步進電機5的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，使得超聲換能器9位于植物種子10的上方。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波育種的聲參量檢測裝置，其特征在于:在底座(I)上設置有固定架(2)，固定架(2)的右側(cè)設置有縱向齒條(25)，安裝板(4)上設置有橫向齒條(23)、左端設置有滾動輪(3 )、右端設置有縱向步進電機(24)、中部設置有換能器支架(8 )，縱向步進電機(24)輸出軸上的主動齒輪與縱向齒條(25)嚙合，換能器支架(8)上設置有滑塊和豎向步進電機(5),滑塊(7)上設置有豎向齒條(6)和超聲換能器(9)，豎向步進電機(5)輸出軸上的主動齒輪與豎向齒條(6 )嚙合，換能器支架(8 )上設置有橫向步進電機(22 )，橫向步進電機(22 )輸出軸上的主動齒輪與橫向齒條(23)嚙合，底座(I)上設置內(nèi)壁上裝有聲隔離層(13)的水槽(17)，水槽(17)內(nèi)設置有位于超聲換能器(9)下方盛放植物種子的種子固定網(wǎng)(11)，水槽(17)內(nèi)側(cè)壁上設置有水平超聲探頭(18)、底部設置有垂直超聲探頭(12)，底座(I)右側(cè)設置有信號發(fā)生器(14)、功率放大器(15)、阻抗匹配器(16)，信號發(fā)生器(14)通過導線與功率放大器(15)相連，功率放大器(15)通過導線與阻抗匹配器(16)相連，阻抗匹配器(16)通過導線與超聲換能器(9)相連，底座(I)的左側(cè)設置有計算機(21)、超聲信號分析器(19)、三維步進控制器(20)，超聲信號分析器(19)通過導線與水平超聲探頭(18)和垂直超聲探頭(12)相連，超聲信號分析器(19)通過數(shù)據(jù)線與計算機(21)的輸入端口相連，計算機(21)的輸出端口通過導線與三維步進控制器(20)相連接，三維步進控制器(20)通過導線與橫向步進電機(22 )、縱向步進電機(24 )、豎向步進電機(5 )相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波育種的聲參量檢測裝置，其特征在于:超聲換能器(9)為寬頻超聲換能器，寬頻超聲換能器的頻率為30?80KHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波育種的聲參量檢測裝置，其特征在于:所述的水平超聲探頭(18)位于種子固定網(wǎng)(11)的水平位置，垂直超聲探頭(12)位于種子固定網(wǎng)(11)的正下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波育種的聲參量檢測裝置，其特征在于:所述的超聲信號分析器(19)由接收電路、前置放大電路、濾波器、放大器連接構(gòu)成，接收電路的輸出端接前置放大電路，前置放大電路的輸出端接濾波器，濾波器的輸出端接放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波育種的聲參量檢測裝置，其特征在于:所述的前置放大電路為:三極管T3的基極接二極管D4的負極以及通過電阻R9接地并通過電阻R8接電容C7的一端和5V電源負極、集電極接電容C5的一端并通過電阻RlO接電容C4的一端和5V電源正極、發(fā)射極接電容C6的一端并通過電阻Rll接電容C7的一端和5V電源正極，電容C4和電容C7的另一端接地，電容C6的另一端通過電阻Rl2接地，電容C5的另一端接三極管T4的基極并通過電阻R13接地，三極管T4的集電極接5V電源正極、發(fā)射極通過電阻R14接-5V電源正極以及二極管D6的正極。
【文檔編號】G01H11/06GK103674222SQ201310664501
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】曹輝, 張吉偉, 白鈞元, 徐帆, 魏靜, 趙海君, 劉琳娜 申請人:陜西師范大學