涡流传感器

近日，由上海测振自主研发的YDYT9800一体化电涡流传感器成功试用负600米深海作业。YDYT9800一体化电涡流传感器电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力测量金属导体距探头表面的距离，它是一种非接触线性化计量工具，被广泛应用在机械、航空、汽车、电力、石油、化工、冶金等行业。其中，深海作业对电涡流传感器的壳体、探头、接头、电缆等都有非常高的品质要求。电涡流传感器在深海作业过程中，因所处环境较为恶劣，极有可能出现个类故障，造成经济损失甚至重大事故。上海测振的技术研发团队经多次试验，最终攻克超高水压密封、高腐蚀环境、复杂电磁干扰等难题，通过微型封装技术把前置器内置探头内部，完成探头与前置器融为一体化方案，可满足深海领域的使用环境要求。作为深海领域传感器的代表作，YDYT9800一体化电涡流传感器采用耐腐蚀、耐水解的壳体、探头、接头、电缆等，防水及密封性能强，可在恶劣环境下长期稳定工作，此外，还具有安装使用方便、非接触测量等优势，是一种高性能、低成本的新型电涡流位移传感器，可对厚度、速度、位移、转速、应力、表面温度、材料损伤等进行持续不间断的测量。当前传感器国产化需求加重，国内传感器正在趋向技术化、创新化、自主研发化路线发展。YDYT9800一体化电涡流传感器的成功研发，正表明了我国传感器技术在不断突破，同时也将助推我国深海工业领域的不断发展。关于上海测振：上海测振自动化仪器有限公司（简称“上海测振”）成立于2006年，专业从事研发和生产振动传感器、位移传感器、转速传感器以及工业监控保护仪器，具有自营进出口贸易权。主要经营的产品有电涡流位移传感器，振动传感器，转速传感器及其配套仪器仪表四大类，包括四十多个不同型号，其中YD9200A、CZ9300、YDYT9800、YD260、YD280为国内首次推出。产品覆盖军工、重工、科研、教育等各个领域，与中国航空工业集团、沈阳黎明航天发动机集团、大连华锐重工集团等知名企业建立了良好的合作关系。

最近，浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队刘湘江、应义斌，信息与电子工程学院汪小知和农业与生物技术学院胡仲远，为植物联合发明一款穿戴式“电子皮肤”。时至今日，通过穿戴电子设备监测心率、脉搏等，已经成为健康管理的重要一环。　　这种植物可穿戴茎流传感器，通过将柔性穿戴电子技术应用到植物体表，成功在自然生长状态下，首次持续监测草本植物体内水分的动态传输和分配过程。同时，科研人员还发现植物果实生长与光合作用不同步的现象，这不仅改变人们长期以来对植物生长发育过程的基本认识，更将为作物高产育种及栽培技术研发提供新的思路。　　这项研究，近日刊发在《先进科学》上。　　柔性传感器实现植物生理监测　　众所周知，血液是维持人体生命活动的重要物质，通过血液循环能够把人体所需要的各种营养物质，运输到各个组织和器官。　　植物也有类似也“血液”的物质，被称为茎流，是植物在蒸腾作用、渗透势等内外部压力下茎秆中产生的上升液流。茎流也是植物水分、养分、信号分子运输的载体。因此，实现对茎流的长期实时监测就能够探究植物生长过程水养分分配、信号传导以及植物对环境的响应机制等奥秘。　　然而，现有的茎流检测方法多为大型侵入式探测器，在测量时会对植物造成物理伤害，而且仪器体积大限制了它们在草本植物上的应用。很长一段时间内，科学界没有一种方法可以在自然生长状态下长期监测植物茎流。　　为了解决这一难题，来自浙江大学的智能生物产业装备创新团队(IBE)、智能传感与微纳集成团队、蔬菜种质创新与分子设计育种团队开展了跨学科交叉研究，针对植物茎秆特殊的生理特性，利用芯片级的微纳加工工艺，制备了一种植物可穿戴式茎流传感器。　　这款传感器薄如蚕翼，厚度仅0.01毫米，重0.24克，如同“纹身”一样，能贴附在植物茎秆表面进行茎流监测。　　另一个工程难题是避免传感器对植物生理产生影响。研究团队通过特殊设计，使得植物正常生长发育所需的阳光、氧气、水和二氧化碳能够自由通过传感器，实现了传感器与植物的长期“和平共处”，最终实现在自然生长状态下长期观察茎流的目的。　　“这项工作为今后研制植物可穿戴传感器提供新的研究范式。”汪小知介绍，未来如何针对特定植物表面结构和生理特性，设计制备可穿戴传感器，如何评估传感器对植物生长和生理的影响，都可以从他们的研究中找到技术路径。　　发现西瓜生长竟在夜晚生长　　工欲善其事必先利其器，有了这么好的检测“传感器”，科研团队开展了一系列丰富的研究。　　浙大科研人员在西瓜茎干上几个关键位点部署了茎流传感器，长期无损的观察了水分在西瓜叶片、果实、茎秆等不同器官上的动态分配情况。通过对茎流数据的分析，研究团队首次发现了西瓜果实生长与光合作用不同步的现象。　　西瓜果实绝大部份是水(95%左右)，然而径流传感器测量发现：在白天只有极少部分水被运输入果实用于生长(5%)，绝大部份水被叶片蒸腾作用消耗掉 但是到了夜间，几乎所有的水分都被运输到果实，绝对茎流量相对日间增加了10倍。　　“白天积累的光合产物导致的渗透势差应该是夜晚径流激增的主要原因。同时，夜晚没有蒸腾作用消耗水分，促使大量径流输入到西瓜果实，从而实现了果实的重量增加与体积膨大” 胡仲远表示，这一发现也间接证明西瓜果实生长主要在夜间。　　这一发现改写了对于植物果实生长的传统认识。教科书中一般认为，植物生物量积累主要靠光合作用，而夜间以消耗生物量的呼吸作用为主。　　这个反常识性的发现不仅具有重要的科学价值，同时具有良好的应用前景。浙大科研团队表示，水是珍贵的农业资源，基于茎流对西瓜等耐旱作物体内水分运输和抗旱机理的解析，将为全球干旱地区的农业生产、节水灌溉、抗旱作物选育提供了新理论依据和技术支持。　　该研究受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省重点研发计划的支持。

HPV 茎流量传感器/Sap Flow SensorHPV茎流量传感器是一款校准型、低成本的热脉冲液流传感器，输出校准液流量、热速、茎水含量、茎温等数据，功耗低，内置加热控制，同时改善了传统的加热方式，其原理采用双方法（DMA）热脉冲法，测量范围：-200~+1000cm/hr(热流速度)或-100~+2000cm3/cm2/hr (茎流通量密度)，可广泛用于于茎流量监测、植物茎流蒸发计算、植物茎流蒸腾量、植物灌溉等植物茎流是树木内部的“水”运动，而蒸腾是从叶片通过光合作用蒸发流出的水分。树液流量和蒸腾量之间有很强的关联性，通常理解是同一回事。但是，严格地说，它们是不同的，这体现在它们是如何被测量的。SAP流量以L/hr（或每天、每周等）为单位进行测量。蒸腾量以每小时、每天、每星期等毫米（mm）为单位测量。 蒸散量=蒸腾量+蒸发量 蒸腾量以毫米为测量单位，可与降雨量以毫米计作比较。随着时间的推移，降雨量（水输入）应与蒸腾量（输出）相匹配。如果蒸腾作用更高，通常是树木作物的蒸腾作用，那么这种差异必须通过灌溉来弥补。 蒸发量（evaporation），蒸发量是指在一定时段内，由土壤或水中的水分经蒸发而散布到空中的量。1mm(降雨量)=1㎡地面1kg水1mm(蒸腾量)=1㎡叶面积的1升树液流量（水） 例如：在果园和葡萄园等有管理的树木作物系统中，蒸发量与蒸腾量相比非常小。因此，为了简化测量，通常忽略蒸发量，将蒸腾量取为平均蒸散量（ETo）。 技术指标测量范围：-200~+1000cm/hr(热流速度)分辨率：0.001cm/hr准确度：±0.1cm/hr探针尺寸：φ1.3mm*L30mm温度位置：外10mm，内20mm针距：6mm探针材质：316不锈钢温度范围：-30~+70℃响应时间：200ms加热电阻：39Ω，400J/m电源：12V DC电流：空闲5mA, 测量270mA信号输出：SDI-12线缆：5m，最大60m茎流量传感器参考文献：1. Kim, H.K. Park, J. Hwang, I. Investigating water transport through the xylem network in vascular plants.J. Exp. Bot. 2014, 65, 1895–1904. [CrossRef] [PubMed]2. Steppe, K. Vandegehuchte, M.W. Tognetti, R. Mencuccini, M. Sap flow as a key trait in the understanding of plant hydraulic functioning. Tree Physiol. 2015, 35, 341–345. [CrossRef] [PubMed]3. Vandegehuchte, M.W. Steppe, K. Sap-flux density measurement methods: Working principles andapplicability. Funct. Plant Biol. 2013, 40, 213–223. [CrossRef]4. Marshall, D.C. Measurement of sap flow in conifers by heat transport. Plant Physiol. 1958 , 33, 385–396.[CrossRef] [PubMed]5. Cohen, Y. Fuchs, M. Green, G.C. Improvement of the heat pulse method for determining sap flow in trees. Plant Cell Environ. 1981, 4, 391–397. [CrossRef]6. Green, S.R. Clothier, B. Jardine, B. Theory and practical application of heat pulse to measure sap flow.Agron. J. 2003, 95, 1371–1379. [CrossRef]7. Burgess, S.S.O. Adams, M.A. Turner, N.C. Beverly, C.R. Ong, C.K. Khan, A.A.H. Bleby, T.M. An improved heat-pulse method to measure low and reverse rates of sap flow in woody plants. Tree Physiol. 2001 , 21, 589–598. [CrossRef]8. Forster, M.A. How reliable are heat pulse velocity methods for estimating tree transpiration? Forests 2017 , 8, 350. [CrossRef]9. Bleby, T.M. McElrone, A.J. Burgess, S.S.O. Limitations of the HRM: Great at low flow rates, but no yet up to speed? In Proceedings of the 7th International Workshop on Sap Flow: Book of Abstracts, Seville, Spain, 22–24 October 2008.10. Pearsall, K.R. Williams, L.E. Castorani, S. Bleby, T.M. McElrone, A.J. Evaluating the potential of a novel dual heat-pulse sensor to measure volumetric water use in grapevines under a range of flow conditions. Funct. Plant Biol. 2014, 41, 874–883. [CrossRef]11. Clearwater, M.J. Luo, Z. Mazzeo, M. Dichio, B. An external heat pulse method for measurement of sap flow through fruit pedicels, leaf petioles and other small-diameter stems. Plant Cell Environ. 2009 , 32, 1652–1663.[CrossRef]12. Green, S.R. Romero, R. Can we improve heat-pulse to measure low and reverse flows? Acta Hortic. 2012 , 951, 19–29. [CrossRef]13. Green, S. Clothier, B. Perie, E. A re-analysis of heat pulse theory across a wide range of sap flows. Acta Hortic. 2009, 846, 95–104. [CrossRef]14. Ferreira, M.I. Green, S. Concei??o, N. Fernández, J. Assessing hydraulic redistribution with thecompensated average gradient heat-pulse method on rain-fed olive trees. Plant Soil 2018 , 425, 21–41.[CrossRef]15. Romero, R. Muriel, J.L. Garcia, I. Green, S.R. Clothier, B.E. Improving heat-pulse methods to extend the measurement range including reverse flows. Acta Hortic. 2012, 951, 31–38. [CrossRef]16. Testi, L. Villalobos, F. New approach for measuring low sap velocities in trees. Agric. Meteorol. 2009 , 149, 730–734. [CrossRef]17. Vandegehuchte, M.W. Steppe, K. Sapflow+: A four-needle heat-pulse sap flow sensor enabling nonempirical sap flux density and water content measurements. New Phytol. 2012, 196, 306–317. [CrossRef] [PubMed]18. Kluitenberg, G.J. Ham, J.M. Improved theory for calculating sap flow with the heat pulse method.Agric. For. Meteorol. 2004, 126, 169–173. [CrossRef]19. Vandegehuchte, M.W. Steppe, K. Improving sap-flux density measurements by correctly determiningthermal diffusivity, differentiating between bound and unbound water. Tree Physiol. 2012 , 32, 930–942.[CrossRef]20. Looker, N. Martin, J. Jencso, K. Hu, J. Contribution of sapwood traits to uncertainty in conifer sap flow as estimated with the heat-ratio method. Agric. For. Meteorol. 2016, 223, 60–71. [CrossRef]21. Edwards, W.R.N. Warwick, N.W.M. Transpiration from a kiwifruit vine as estimated by the heat pulsetechnique and the Penman-Monteith equation. N. Z. J. Agric. Res. 1984, 27, 537–543. [CrossRef]22. Becker, P. Edwards, W.R.N. Corrected heat capacity of wood for sap flow calculations. Tree Physiol 1999 , 19, 767–768. [CrossRef]23. Hogg, E.H. Black, T.A. den Hartog, G. Neumann, H.H. Zimmermann, R. Hurdle, P.A. Blanken, P.D. Nesic, Z. Yang, P.C. Staebler, R.M. et al. A comparison of sap flow and eddy fluxes of water vapor from aboreal deciduous forest. J. Geophys. Res. 1997, 102, 28929–28937. [CrossRef]24. Barkas, W.W. Fibre saturation point of wood. Nature 1935, 135, 545. [CrossRef]25. Kollmann, F.F.P. Cote, W.A., Jr. Principles of Wood Science and Technology: Solid Wood Springer: Berlin Heidelberg, Germany, 1968.26. Swanson, R.H. Whitfield, D.W.A. A numerical analysis of heat pulse velocity and theory. J. Exp. Bot. 1981 ,32, 221–239. [CrossRef]27. Barrett, D.J. Hatton, T.J. Ash, J.E. Ball, M.C. Evaluation of the heat pulse velocity technique for measurement of sap flow in rainforest and eucalypt forest species of south-eastern Australia. Plant Cell Environ. 1995 , 18, 463–469. [CrossRef]28. Biosecurity Queensland. Environmental Weeds of Australia for Biosecurity Queensland Edition Queensland Government: Brisbane, Australia, 2016.29. Steppe, K. de Pauw, D.J.W. Doody, T.M. Teskey, R.O. A comparison of sap flux density using thermaldissipation, heat pulse velocity and heat field deformation methods. Agric. For. Meteorol. 2010 , 150, 1046–1056. [CrossRef]30. López-Bernal, A. Testi, L. Villalobos, F.J. A single-probe heat pulse method for estimating sap velocity in trees. New Phytol. 2017, 216, 321–329. [CrossRef] [PubMed]31. Forster, M.A. How significant is nocturnal sap flow? Tree Physiol. 2014, 34, 757–765. [CrossRef] [PubMed]32. Cohen, Y. Fuchs, M. Falkenflug, V. Moreshet, S. Calibrated heat pulse method for determining water uptake in cotton. Agron. J. 1988, 80, 398–402. [CrossRef]33. Cohen, Y. Takeuchi, S. Nozaka, J. Yano, T. Accuracy of sap flow measurement using heat balance and heat pulse methods. Agron. J. 1993, 85, 1080–1086. [CrossRef]34. Lassoie, J.P. Scott, D.R.M. Fritschen, L.J. Transpiration studies in Douglas-fir using the heat pulse technique. For. Sci. 1977, 23, 377–390.35. Wang, S. Fan, J. Wang, Q. Determining evapotranspiration of a Chinese Willow stand with three-needleheat-pulse probes. Soil Sci. Soc. Am. J. 2015, 79, 1545–1555. [CrossRef]36. Bleby, T.M. Burgess, S.S.O. Adams, M.A. A validation, comparison and error analysis of two heat-pulse methods for measuring sap flow in Eucalyptus marginata saplings. Funct. Plant Biol. 2004 , 31, 645–658.[CrossRef]37. Madurapperuma, W.S. Bleby, T.M. Burgess, S.S.O. Evaluation of sap flow methods to determine water use by cultivated palms. Environ. Exp. Bot. 2009, 66, 372–380. [CrossRef]38. Green, S.R. Measurement and modelling the transpiration of fruit trees and grapevines for irrigationscheduling. Acta Hortic. 2008, 792, 321–332. [CrossRef]39. Intrigliolo, D.S. Lakso, A.N. Piccioni, R.M. Grapevine cv. ‘Riesling’ water use in the northeastern UnitedStates. Irrig. Sci. 2009, 27, 253–262. [CrossRef]40. Eliades, M. Bruggeman, A. Djuma, H. Lubczynski, M. Tree water dynamics in a semi-arid, Pinus brutiaforest. Water 2018, 10, 1039. [CrossRef]41. Zhao, C.Y. Si, J.H. Qi, F. Yu, T.F. Li, P.D. Comparative study of daytime and nighttime sap flow of Populus euphratica. Plant Growth Regul. 2017, 82, 353–362. [CrossRef]42. Deng, Z. Guan, H. Hutson, J. Forster, M.A. Wang, Y. Simmons, C.T. A vegetation focused soil-plant-atmospheric continuum model to study hydrodynamic soil-plant water relations. Water Resour. Res. 2017, 53, 4965–4983. [CrossRef]43. Doronila, A.I. Forster, M.A. Performance measurement via sap flow monitoring of three Eucalyptus species for mine site and dryland salinity phytoremediation. Int. J. Phytoremed. 2015, 17, 101–108. [CrossRef]44. López-Bernal, á. Alcántara, E. Villalobos, F.J. Thermal properties of sapwood fruit trees as affected byanatomy and water potential: Errors in sap flux density measurements based on heat pulse methods. Trees2014, 28, 1623–1634. [CrossRef]创新点：HPV茎流量传感器是一款校准型、低成本的热脉冲液流传感器，输出校准液流量、热速、茎水含量、茎温等数据，功耗低，内置加热控制，同时改善了传统的加热方式，其原理采用双方法（DMA）热脉冲法，测量范围：-200~+1000cm/hr(热流速度)或-100~+2000cm3/cm2/hr (茎流通量密度)，可广泛用于于茎流量监测、植物茎流蒸发计算、植物茎流蒸腾量、植物灌溉等植物茎流是树木内部的“水”运动，而蒸腾是从叶片通过光合作用蒸发流出的水分。树液流量和蒸腾量之间有很强的关联性，通常理解是同一回事。但是，严格地说，它们是不同的，这体现在它们是如何被测量的。HPV 植物茎流传感器/植物液流计