PSYPRO水势测量系统说明书

HTTP：//@aozuo.com.cnTEL：(010)826753218267532282675323FAX：[phone]澳作生态仪器有限公司土壤、植物、环境、水文水质、动物生态、节水灌溉监测仪器及技术公司地址：北京市海淀区中关村东路89号·恒兴大厦24G邮编：100190PSYPRO水势测量系统使用说明书澳作生态仪器有限公司HTTP：//@aozuo.com.cnTEL：(010)826753218267532282675323FAX：[phone]澳作生态仪器有限公司土壤、植物、环境、水文水质、动物生态、节水灌溉监测仪器及技术公司地址：北京市海淀区中关村东路89号·恒兴大厦24G邮编：100190一、PSYPRO水势测量系统的工作原理与参数设置1.仪器的测量原理水势ψ：水势概念是从热力学的基本规律中推导出来的，它由自由能、化学势引伸而来。水势是推动水分移动的强度因素。可通俗地理解为水移动的趋势。水总是由高水势处自发流向低水势处，直到两处水势相等为止。通俗的讲，水势就是表示物体对水分的需求程度。如果在被测物体表面形成一个很小的空间，那么空间的水势会影响这个空间的相对湿度。ψ=(RT/Vw)(e/e)0ψ为总水势R为理想气体常数（8.3143J/molK）e/e0为比例方式表达的相对湿度T为绝对气体温度（K）Vw为水汽的摩尔体积（1.8×105m3-1mol）也就是说，如果可以得到密闭空间内的湿度值，也就可以求出这个物体的水势这个很小的空间适合使用露点法来计算空气湿度露点法测空气湿度e/e0：当一定体积的湿空气在恒定的总压力下被均匀降温，直到空气中的水汽达到饱和状态，该状态叫做露点；在冷却的过程中，气体和水汽两者的分压力保持不变。如果空气的温度是Ta，露点温度为Td，则湿空气的相对湿度可以通过查表得出，详情可以参考温湿表。也就是说如果我们知道一个密闭空气的温度，然后将它降温，再测量出其生成露珠时的温度，那么我就可以得到这个密闭空气的湿度，从而计算出这个密闭空气接触的被测物体的水势值。空气温度露点温度空气湿度e/e0物体的水势ψPSYPRO露点水势仪，就是通过测量空气温度和露点温度，来计算物体水势的。2.仪器的测量过程PSYPRO水势探头夹上样品以后，形成一个密闭的小空间，即为测量室，热电偶在测量室的顶部。仪器完整的测量过程如下图所示，可分为4个阶段。测量时，仪器先给热电偶施加一段时间的冷却电压，使热电偶的温度降低到露点温度以下，测量室小环境中的水汽在热电偶上结露。这段时间为下图的A~B时间段。冷却电压停止以后，由于热电偶的温度低于测量室小环境中空气的温度，热电偶被环境空气加热，温度不断上升，直至达到露点温度。这段时间为下图的B~C时间段。热电偶的温度达到露点温度以后，热电偶上的水汽开始蒸发，一方面热电偶继续被测量室小环境内的空气加热，另一方面水汽的蒸发带走热量，二者达到平衡，热电偶的温度在露点温度上稳定一段时间。这段时间为下图的C~D时间段。HTTP：//@aozuo.com.cnTEL：(010)826753218267532282675323FAX：[phone]澳作生态仪器有限公司土壤、植物、环境、水文水质、动物生态、节水灌溉监测仪器及技术公司地址：北京市海淀区中关村东路89号·恒兴大厦24G邮编：100190热电偶上水汽接近蒸发完毕，由于可蒸发的水汽减少，蒸发带走的热量不能抵消环境空气对热电偶的加热，热电偶温度继续升高直至与环境达到平衡。这段时间为下图的D~E时间段。仪器在冷却时间结束以后直到测量完成的时间段内（即B~E时间段），以相同的时间间隔读取50次热电偶的电压（电压越高表示热电偶与测量室小环境的温差越大，即热电偶的温度越低。），并将这50个数据中落在C~D时间段内的数据求平均，输出最后的测量结果。例如：设置的测量时间为20s，延迟时间5s，平均时间10s。则仪器每0.4s（20/50）读数一次，仪器将第5s到15s之间的读数求平均，输出最后的结果。即从第13个读数（第5.2s）到第37个读数（第14.8s）为仪器用来计算的读数。3.各参数的意义冷却时间：coolingcurrent，即施加冷却电压的时间。时间段A~B，一般为5~60s测量时间：measurementperiod，或称扫描时间scanperiod。时间段B~E，包含延迟时间，平均时间。仪器在这段时间内以相同的时间间隔读取50个电压值。延迟时间：delayseconds，即冷却电压停止以后到热电偶温度达到露点温度之前的这段时间。时间段B~C，这个时间段内读取的电压值不用于计算。平均时间：readaverageseconds，即测量时间内仪器用来计算平均值的时间。仪器将50个数据中落在这一时间段内的数据求平均值，并生产最后的测量结果。这个时间段为C~D。时间段D~E不用于计算。4.参数的设置PSYPRO水势测量系统各参数的设置没有固定的标准，需要根据实验时的具体条件调整。一般来说：空气越干燥——水汽难于凝结——需要的冷却时间更长，水汽凝结后蒸发快——测量时间和平均时间短，同理可推导其它环境因子下各参数的调整依据。在不熟练的情况下，可以通过下载50点电压的数据，做散点图来检验参数的设置是否合理，理想的50点图应该类似下面的趋势。02468101201020304050HTTP：//@aozuo.com.cnTEL：(010)826753218267532282675323FAX：[phone]澳作生态仪器有限公司土壤、植物、环境、水文水质、动物生态、节水灌溉监测仪器及技术公司地址：北京市海淀区中关村东路89号·恒兴大厦24G邮编：100190如果得到的50点图类似于下图，则可以判断为设置的测量时间过长，因为后面多余的一段时间没有用于计算，没有意义。-2024681012010203040506070如果得到的50点图类似于下图，则可判断为设置的测量时间过短或冷却时间不够，因为热电偶还在延迟时间内，测量就已经结束，这样得到的结果不准。02468101205101520253035建议先摸索合理的冷却时间和测量时间，得到理想的50点图后再调整平均时间，使设置的平均时间落在实际的电压稳定的那一段时间之内。5.注意事项参数设置时需要注意的一条原则是，对于平均时间的设置，只要设置的平均时间落在实际热电偶温度比较稳定的那一段时间内，即使设置的平均时间比较短，也不会对测量结果产生较大的影响。但如果设置的平均时间过长，超出了实际热电偶温度比较稳定的那一段时间，则会对测量结果产生较大的影响。PSYPRO水势测量系统的测量原理比较抽象，初次接触较难理解，参数的设置需要考虑多种环境因子的影响，比较复杂，建议试验前先多学习，再投入试验。二、PSYPRO水势测量系统的测量操作连接PC操作1.实验开始前1~2小时夹上植物原位叶室，注意确保植物叶片完全覆盖测量室。注意不要让叶片的叶脉顶到测量室上的热电偶丝。如果不能完全密封，可以使用橡皮泥。如果测量土壤水势，则需要在实验前4小时将土壤水势探头埋好，为尽量减少埋设过程对土壤的扰动，建议先挖出一个剖面，然后将土壤水势探头插入剖面，最后回填。插入探头时注意不要用力过猛，以免损坏探头。土壤水势探头的埋深一般为15cm。如果使用C52测量，也需要在实验开始前1小时夹上样品，注意不要让样品大于或高于样品室。2.连接探头与PSYPRO主机，主机上8个通道可连接，注意从第一个通道开始依次连接。HTTP：//@aozuo.com.cnTEL：(010)826753218267532282675323FAX：[phone]澳作生态仪器有限公司土壤、植物、环境、水文水质、动物生态、节水灌溉监测仪器及技术公司地址：北京市海淀区中关村东路89号·恒兴大厦24G邮编：1001903.打开PSYPRO主机，注意PSYPRO的ON/OFF键需要稍往上提才能开关。在PSYPRO的第一个屏幕上检查电池电量，如果小于等于11.7伏，则需要尽快充电。4.安装PSYPRO软件，双击Setup.exe程序，根据提示安装。连接PSYPRO与电脑，大多数笔记本电脑需要用一根USB转串口线才能实现连接。如果使用USB转串口线，需要安装串口线的驱动程序。然后，选择我的电脑，右键选择属性，选择硬件，设备管理器，在“端口”栏里查看当前的通讯端口号，然后打开PSYPRO软件，在FILE菜单栏下选择PCSetting，设置为前面所查看到的通讯端口号。然后在Tools菜单下ContactPSYPRO，点击Connect连接。连接完成后在Tools菜单下选择SetPSYPROtime，点击Connect连接。5.在软件上设置PSYPRO的测量参数。Loggingon与Loggingoff为自动采集的开关，如果选择Loggingon，则需要在logging后面的方框中选择自动采集的时间间隔（即采样频率），并在Numberof后面的方框中选择自动采集的通道数。注意：由于PSYPRO是各个通道依次测量，因此要确保设置的采集间隔大于所有采集通道完成一次测量的时间；自动采集的通道不能任意指定，如果您输入的通道数为4，则只能是第1~4通道自动采集数据。6.选择LogResultsOnly或LogResultsPlusEntirePsychrometricCurve。如果选择前者，则只保存测量结果，如果选择后者，保存测量结果和50点图。7.设置OperationMode里的各参数，此处各参数的设置十分重要，需要实验前摸索。判断参数设置是否准确的方法是：先根据经验输入各测量参数，作出50点图，然后根据50点图的变化趋势调整各参数，直到实际的测量周期与设置的测量周期基本吻合，且设置的ReadAverageSeconds落在平台期以内为止。8.在CorrectionFactors里设置各通道的校正系数。注意：校正系数与相应的样品室或水势探头相对应。9.所有参数设置完成后，点击File—SavePSYPROSettings，勾选ToPSYPRO，点击OK，PSYPRO即按所设置的参数开始测量。10.数据下载：选择Tools---SavePSYPROData，点击Connect后，PSYPRO会弹出对话框询问您需要下载所有数据还是只下载自上次下载以后的新数据，根据您的需要选择。下载完毕后，数据保持在安装目录下，如果您安装在C盘，则保存在C/ProgramFiles/Wescor/Psypro。数据文件为csv格式，如果设置了保存50点图，则每个通道生成2个csv文件（分别为测量结果和50点图），如果不保存50点图，则每个通道生成1个csv文件。面板操作仪器的面板上共有4个按键，两个MODE键▲▼用于移动光标，两个VALUE键◄►用于更改参数1.同PC操作步骤1~32.在屏幕1上设置时间日期，有必要的话，调节屏幕对比度。注意PSYPRO的日期采用儒略历，即当前的日期是今年的第几天。PSYPRO内部的日期和时间只有在仪器工作的状态下才运行，关机时的日期和时间存储起来，时钟直到下次开机才继续运行。所以，在需要正确的时间与日期的情况下，每次开机时都需要调整PSYPRO的时间和日期。HTTP：//@aozuo.com.cnTEL：(010)826753218267532282675323FAX：[phone]澳作生态仪器有限公司土壤、植物、环境、水文水质、动物生态、节水灌溉监测仪器及技术公司地址：北京市海淀区中关村东路89号·恒兴大厦24G邮编：1001903.在屏幕6下设置各测量参数4.需要PSYPRO自动采集的话