图：智能温室内的温湿度环境传感器
1、植物果实生长传感器
植物果实的生长是一种非常复杂的生理过程，任何环境因子的改变都会对生长产生深刻的影响。环境因子一般都是通过信息传递影响果实的生长，并且这种影响可以在一定的时间内就产生效应。如当植物根系受到一定程度的水分胁迫时，果实、叶片的生长会立刻受到抑制，而植物体内发生电化学波传递时，也会抑制生长，所以，植物的果实生长可以作为一项检测植物环境及体内状态改变的关键指标。
果实生长速率最直接的反应是在果实直径的变化速率上，但果实的变化非常细微，因此需要采用高精度的测量工具将这种变化情况反映出来。国家某研究中心以高精度直线位移传感器为基础，自主研发了果实生长测量装置，可将果实生长的细微变化进行在线检测，准确地以电信号方式反映到数据采集装置中，从而有效测量植物在生长上的变化情况。植物果实生长传感器采用量程为10mm、测量精度达到0.5%F•S的位移传感器设计，具有结构简单、安装便捷、抗电磁干扰能力强、稳定性好等特点。
2、作物叶面温度传感器
我国水资源不足已经成为限制农业发展的首要因素，发展节水农业、建立高效节水灌溉制度，是这些地区的必然选择。而对土壤水状况和作物水分亏缺情况进行判断，采集作物缺水反应信息，并根据作物缺水程度进行精量灌溉，是建立高效灌溉制度的基础。因此，准确判断作物水分亏缺程度显得尤为重要。在众多的研究指标中，作物叶面温度与作物生长关系最密切，以这个指标为灌溉依据比土壤水分指标更为可靠。因此，开发作物叶面温度传感器是准确获得作物水分供给状况的主要手段。
对植物的叶面温度进行测量，是一种比较特殊的温度测量应用，用普通的温度传感器及测量方法难以胜任。由于很多植物的叶片小而柔软，叶梗的支撑力有限，所以就要求温度传感器的质量必须很轻；另外，在测量时应尽可能减少传感器本身对叶面的遮盖，否则会影响测量的准确度，甚至对植物本身的生长造成影响；再有就是温度传感器本身在阳光照射下对太阳光热量的吸收程度越小越好，这样测出的才是植物叶面的真实温度。目前，国内还没有专门设计的针对植物叶面温度进行测量的传感器，市场上较为流行的叶面温度传感器是由以色列Phytalk公司生产的，该公司的产品价格昂贵，全部为英文说明，操作复杂，很难在我国的温室大棚设施农业实际生产中使用。针对实际需要和现有成果的不足，国家某研究中心自主研发了国产作物叶面温度传感器。
作物叶面温度传感器具有如下优点：
① 传感器与变送器分体式设计，中间由细软线相连，使用非常方便；
② 通用4-20mA信号输出，可与大多数测试仪表及测控系统直接相连；
③ 测量分辨度高，为0.1℃,测量精度可达±0.5℃;
④ 利用弹簧圈的固有弹性使传感器与叶面紧密接触，可提高测量的准确性；
⑤ 结构简单、成本低，适合我国农业应用。
作物叶面温度传感器的性能指标如下表所示。
3、植物茎流传感器
植物茎流可以反映植物在生长过程中对水分、养分的吸收情况，并能够协助确定植物的水分消耗。植物水分消耗与其生长和生存息息相关，蒸发的水量又直接影响与水分可用性有关的植被形成进程。因此，很多农业领域的研究人员对植物水分利用的速率非常感兴趣。植物茎流传感器的研究与开发，就是为了满足研究人员对植物茎流研究的需求，通过茎流传感器，可以直接测量得到茎杆纵向的温度梯度。
国家某研究中心采用热平衡原理，研制了植物茎流传感器，包括两个主要部分：第一部分是加热部分，通过发热器件，对植物茎杆中心部分进行加热;第二部分是高精度温度传感器，用于测量等间距植物茎杆上下不同位置温度值。由于采用恒定电流加热，两个探针之间将形成温差。水流上升时，带走热量，两个探针之间温差变小，温度差与茎流成正比的函数关系，通过测量温差即可算出植物茎流。
采用热平衡原理设计的茎流传感器，具有测量快速、准确、无损的特点。其内置的植物茎流传感器的外观热量和温度传感器，可通过电池或主电源供电。传感器探头设计更具弹性，受周围环境影响更小，安装方便，对植物茎杆生长无影响。标准信号输出，可直接与不同的数据采集系统相连。该传感器的研制，可有效提高对植物生理生态状况的研究。
（作者：王天明 北方温室大棚建设）
