全区间热脉冲液流测量装置及方法

1.本发明涉及植物液流检测技术领域，尤其涉及一种全区间热脉冲液流测量装置及方法。


背景技术：

2.土壤液态水进入根系后，通过茎杆的输导组织向上运送到达冠层，经由气孔蒸腾转化为气态水扩散到大气中。
3.在根区和冠层之间唯一的通路就是茎杆，最直接、最准确估计植物水分运输的方法就是茎杆液流，也称茎流(sapflow)。由于植物体的蓄水量基本不变，蒸腾量等同于树干液流。由于气候迅速变化的情况下，准确测量植物液流密度对于探索和理解土壤—植物—大气连续体(spac)具有重要意义。
4.目前，对树干液流的测量技术大多采用热示踪法。热脉冲探针跟踪热量扩散时引起的茎干相对温度变化可以对液流做出估算，尤其是基于热传导和热对流的热脉冲探针应用最为广泛。但是并没有一种方法可以适合树木水分生理研究的所有需要。
5.热脉冲法可以在时间尺度上描述树液流动模式，并且具有提供树木水分生理信息的巨大潜力。尽管传统热脉冲方法测量精度高，但都存在局限性。热比法(heat ratio method，hr)的最大测量范围达到45cm3cm-2
h-1
，但实际上只在液流小于20cm3cm-2
h-1
时实现高精度测量；补偿热脉冲法(compensation heat pulse method，chp)适合5～100cm3cm-2
h-1
的液流范围；t-max只能在大于20cm3cm-2
h-1
的区间使用。
6.有限的测量范围意味着传感器记录数据的能力在某一时间段是缺失的，表明热扩散系数的和总的液流测量结果是不准确的，同时也会影响到植物日蒸腾量的估算。然而，理解和定量整个自然范围内发生的液流对于植物水分运动和碳平衡，特别是在根系吸水、水力再分配和夜间蒸腾作用等方面至关重要。同时也有助于完善蒸腾模型和提高植物在不同生境条件下的水分利用效率。因此，传统的热脉冲方法已经无法满足长期监测树干液流和精准测量的需要。


技术实现要素：

7.本发明提供一种全区间热脉冲液流测量装置及方法，用以解决现有技术中传统热脉冲方法的测量范围局限性的技术问题。
8.本发明还提供一种全区间热脉冲液流测量装置，包括：
9.热脉冲探针、温度传感器探针、隔热组件；
10.所述隔热组件用于隔离所述热脉冲探针的热量传递，所述隔热组件分别与所述热脉冲探针和所述温度传感器探针固定连接；
11.所述热脉冲探针用于产生热量，使所述温度传感器探针产生温差信号，所述温差信号用于确定待测植物的茎干的热脉冲速度；
12.所述热脉冲探针的两侧分别设置有所述温度传感器探针，所述温度传感器探针沿
所述茎干液流的流动方向排列，所述温度传感器探针用于监测所述茎干液流的温度，以确定所述温差信号；
13.所述温度传感器探针包括：第一温度传感器探针、第二温度传感器探针和第三温度传感器探针；
14.所述热脉冲探针的一侧设置所述第一温度传感器探针和所述第三温度传感器探针，所述热脉冲探针的另一侧设置所述第二温度传感器探针；
15.所述热脉冲探针和所述温度传感器探针按照相同的预设探针间距依次排列。
16.在一些实施例中，所述装置还包括：主控模块；
17.所述主控模块分别与所述热脉冲探针、所述温度传感器探针和所述隔热组件连接；
18.所述主控模块还包括：数据采集器和无线传输装置；
19.所述数据采集器用于：控制所述热脉冲探针的加热时间和加热强度、控制所述温度传感器探针的测量周期、存储所述温差信号和电流电压信号、控制加热程序和供电装置，以及显示测量时间；
20.所述无线传输装置用于数据通信和远程监控各装置的实时状态。
21.在一些实施例中，所述预设探针间距为5毫米。
22.本发明还提供一种全区间热脉冲液流测量方法，应用于所述全区间热脉冲液流测量装置，包括：
23.基于待测植物的热扩散系数和预设探针间距，确定热脉冲速度临界值；
24.在所述热脉冲探针开始加热的情况下，使用热比法确定所述待测植物的热脉冲速度；
25.在所述待测植物的热脉冲速度不超过所述热脉冲速度临界值的情况下，继续使用所述热比法确定当前热脉冲速度；
26.在所述待测植物的热脉冲速度超过所述热脉冲速度临界值的情况下，将所述热比法更换为补偿热脉冲法或t-max法来确定所述当前热脉冲速度。
27.在一些实施例中，所述热脉冲速度临界值通过下式确定：
[0028][0029]
其中，v
h_th
为所述热脉冲速度临界值，r为所述预设探针间距，k为所述热扩散系数。
[0030]
在一些实施例中，所述使用热比法确定所述待测植物的当前热脉冲速度，包括：
[0031]
确定第一温度传感器探针的第一当前温度和第二温度传感器探针的第二当前温度；其中，所述第一温度传感器探针和所述第二温度传感器探针分为位于所述热脉冲探针的两侧，所述第一温度传感器探针和所述第二温度传感器探针与所述热脉冲探针之间的轴向距离均为所述预设探针间距；
[0032]
基于所述第一当前温度、所述第二当前温度、所述热扩散系数和所述预设探针间距，确定所述当前热脉冲速度；
[0033]
所述当前热脉冲速度为：
[0034][0035]
其中，vh为所述当前热脉冲速度，δt
up
为所述第一当前温度与所述第一温度传感器探针的初始温度之差，δt
down
为所述第二当前温度与所述第二温度传感器探针的初始温度之差，r为所述预设探针间距，k为所述热扩散系数。
[0036]
在一些实施例中，在将所述热比法更换为补偿热脉冲法的情况下，所述确定所述当前热脉冲速度包括：
[0037]
确定第二温度传感器探针和第三温度传感器探针达到同一温度的目标时间；其中，所述第二温度传感器探针和所述第三温度传感器探针分为位于所述热脉冲探针的两侧，所述第二温度传感器探针与所述热脉冲探针之间的第一轴向距离为所述预设探针间距，所述第三温度传感器探针与所述热脉冲探针之间的第二轴向距离大于所述预设探针间距；
[0038]
基于所述第一轴向距离、所述第二轴向距离以及所述目标时间，确定所述当前热脉冲速度；
[0039]
所述当前热脉冲速度为：
[0040][0041]
其中，vh为所述当前热脉冲速度，r
down
为所述第一轴向距离，r
up
为所述第二轴向距离，tc为所述目标时间。
[0042]
在一些实施例中，在将所述热比法更换为t-max法的情况下，所述确定所述当前热脉冲速度包括：
[0043]
基于任一所述温度传感器探针升温到最大温度值的时间、所述热扩散系数和所述预设探针间距，确定所述当前热脉冲速度；
[0044]
所述当前热脉冲速度为：
[0045][0046]
其中，vh为所述当前热脉冲速度，r为所述预设探针间距，k为所述热扩散系数，tm为任一所述温度传感器探针升温到最大温度值的时间。
[0047]
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述全区间热脉冲液流测量方法。
[0048]
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述全区间热脉冲液流测量方法。
[0049]
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述全区间热脉冲液流测量方法。
[0050]
本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置及方法，可以实现多种测量方法对热脉冲速度进行测量，明确不同流速下的热脉冲速度值，建立测量精度高和测量范围广的全区
间液流测量，实现全区间茎流的高精度测定，并满足野外原位测量的需求。
附图说明
[0051]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0052]
图1是本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置的结构示意图之一；
[0053]
图2是本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置的应用场景示意图；
[0054]
图3是本发明提供的全区间热脉冲液流测量方法的流程示意图；
[0055]
图4是本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置的结构示意图之二；
[0056]
图5是本发明提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
[0057]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058]
图1为本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置的结构示意图之一。参照图1，本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置包括：温度传感器探针1、热脉冲探针2、隔热组件5。
[0059]
在一些实施例中，该装置还包括：主控模块。主控模块分别与温度传感器探针1、热脉冲探针2和隔热组件5连接。
[0060]
主控模块中的电路可以通过电缆6连接温度传感器探针1和热脉冲探针2。
[0061]
热脉冲探针2用于产生热量，使温度传感器探针1产生温差信号，温差信号用于确定待测植物的茎干的热脉冲速度。
[0062]
热脉冲探针2内部装有加热丝4制成的线性热源，加热丝4通过电缆6与主控模块连接。
[0063]
加热丝4用于接收主控模块的加热信号，并根据加热信号释放热脉冲产生热量加热温度传感器探针1，以使温度传感器探针1受植物液流影响产生温差信号。需要说明的是，加热丝4释放的热量会随着液流的流动而被温度传感器探针1感知，从而产生温差信号。
[0064]
其中，温差信号指的是初始温度与加热后到达的温度之差。温差信号可以用于公式计算得出热脉冲速度值，以使热脉冲速度值能够被主控模块储存、远程通信和显示。
[0065]
在一些实施例中，加热丝4型号可以为:镍铬合金nichrome a，134，直径79μm，205ω/m。
[0066]
热脉冲探针2为不锈钢钢管制作，其中，加热丝4长度略小于不锈钢钢管长度。不锈钢钢管长度和直径可以根据需求设置，例如不锈钢钢管直径可以设为1.27mm，不锈钢钢管长度可以设为4cm。
[0067]
在实际执行中，根据不锈钢钢管长度可以调整加热丝4长度。
[0068]
剔除加热丝4末端绝缘涂层后与电缆6相连接，并固定于隔热组件5内部。
[0069]
热脉冲探针2的两侧分别设置有温度传感器探针1，温度传感器探针1沿茎干液流的流动方向排列，温度传感器探针1用于监测茎干液流的温度，以确定温差信号。
[0070]
温度传感器探针1内部中间位置装有高精度的温度传感器，其沿液流流动方向排列在热脉冲探针2的上下两侧，温度传感器探针1与主控模块相连接，用于监测背景温度和加热后的温差信号。
[0071]
其中，温度传感器探针1也可以为不锈钢钢管制作。
[0072]
热脉冲探针2和温度传感器探针1按照相同的预设探针间距依次排列。
[0073]
预设探针间距与测量参数设置以及测量精度有关。预设探针间距可以根据需求设置，优选地，可以设置为5mm，此时测量精度最高。
[0074]
在一些实施例中，温度传感器探针1包括：第一温度传感器探针、第二温度传感器探针和第三温度传感器探针。
[0075]
热脉冲探针2的一侧设置第一温度传感器探针和第三温度传感器探针，热脉冲探针2的另一侧设置第二温度传感器探针。
[0076]
在实际执行中，温度传感器探针1等间距排列于热脉冲探针2的上游和下游，上游可以设置两个温度传感器探针，即第一温度传感器探针和第三温度传感器探针，下游可以设置一个温度传感器探针，即第二温度传感器探针。
[0077]
每个温度传感器探针中设置有相同的高精度温度传感器，温度传感器内置有热敏电阻3，热敏电阻3位于不锈钢钢管内部中间位置。
[0078]
可以理解的是，第一温度传感器探针和第三温度传感器位于热脉冲探针2的同侧，第二温度传感器探针分为位于热脉冲探针2的另一侧。
[0079]
第一温度传感器探针和第二温度传感器探针与热脉冲探针2之间的轴向距离均为预设探针间距，即第一温度传感器探针和第二温度传感器探针沿热脉冲探针2的轴向中心线对称分布。
[0080]
第三温度传感器探针与热脉冲探针之间的第二轴向距离大于预设探针间距，即第一温度传感器探针和第三温度传感器探针沿热脉冲探针2的轴向中心线非对称分布，则有第三温度传感器探针与第一温度传感器探针之间的轴向距离也为一个预设探针间距，第三温度传感器探针与热脉冲探针2之间的轴向距离为两倍的预设探针间距。第三温度传感器探针与第二温度传感器探针之间的轴向距离为三倍的预设探针间距。
[0081]
例如：在预设探针间距为5mm的情况下，以热脉冲探针2所在位置为原点，第一温度传感器探针和第三温度传感器探针分别位于热脉冲探针2的上游5mm和10mm处，第二温度传感器探针位于热脉冲探针2的下游5mm处。
[0082]
隔热组件5用于隔离热脉冲探针2的热量传递，隔热组件5分别与温度传感器探针1和热脉冲探针2固定连接。
[0083]
如图1所示，隔热组件5分别固定连接温度传感器探针1和热脉冲探针2。
[0084]
在实际执行中，隔热组件5不仅用于隔离热脉冲探针2与周围环境的热量传递，同时还具有防水、防电和隔温绝热等保护作用。
[0085]
隔热组件5可以包括树脂外壳和内部隔热材料，树脂外壳可以用于保护温度传感器探针1、热脉冲探针2和主控模块；内部隔热材料可以包括环氧树脂，用于隔绝热脉冲探针2与周围空气，阻止热量传递，即用于隔绝外部环境。
[0086]
在一些实施例中，隔热组件5可以采用树脂外壳和环氧树脂胶灌封。隔热组件5可以采用3d打印机打印树脂外壳，还可以根据预设探针间距改变外壳尺寸，内部填充环氧树脂胶，以保证绝热保温。
[0087]
在一些实施例中，主控模块包括：数据采集器和无线传输装置；
[0088]
数据采集器用于：控制热脉冲探针2的加热时间和加热强度、控制温度传感器探针1的测量周期、存储温差信号和电流电压信号、控制加热程序和供电装置，以及显示测量时间；
[0089]
无线传输装置用于数据通信和远程监控各装置的实时状态。
[0090]
如图2所示，主控模块可以包括cr1000x数据采集器和无线传输装置。无线传输装置即图2中的无线数传单元(data transfer unit，dtu)。主控模块通过电缆均与供电装置相连，供电装置可以包括12v蓄电池、太阳能电池板和220v电源。
[0091]
cr1000x可以用于植入包括制定加热时间、加热功率和数据采集时间等程序，以控制温度传感器探针1和热脉冲探针2。程序运行结束后，通过其内部的数据存储模块，可使用安全数码卡(secure digital card，sd)和通用串行总线(universal serial bus，usb)接口导出等多种方式，实现数据导出。
[0092]
dtu可以用于远程数据通信，可远程监控各装置的实时状态，可以实现远程数据导出，便于极端环境下野外数据收集不便的情况。
[0093]
蓄电池和太阳能电池板用于供电cr1000x，同时外接220v电源可以保证该测量装置在其余供电装置损坏的情况下正常运行。
[0094]
在本发明实施例中，可以将该测量装置安装在待测植物的茎干所需位置后，获取所需温度传感器探针相应的温度曲线，可以计算出液流密度和热扩散系数，同时可以得出热脉冲速度。
[0095]
在实际执行中，全区间热脉冲液流测量装置的使用方法如下：
[0096]
(1)在合适的位置剔除待测植物的树干表皮，露出木质部；
[0097]
(2)使用与测量装置中不锈钢钢管直径相符的钻头预先打孔；
[0098]
(3)将测量装置放入树干中，并保证隔热组件与树干表面紧贴。测量装置外侧使用隔水隔热的泡沫球紧密包裹，使其不受外界温度和天气变化的影响；
[0099]
(4)主控模块植入液流监测程序并启动；
[0100]
(5)收集液流数据；
[0101]
(6)确定热脉冲速度值和热扩散系数；其中，若计算某一时刻的液流数据，为保证数据的准确性，可选择单一测量方法计算。
[0102]
测量方法可以包括热比法(heat ratio method，hr)、补偿热脉冲法(compensation heat pulse method，chp)法和t-max法。
[0103]
本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置，利用温度传感器探针和热脉冲加热探针，功耗低，同时可以实现多种测量方法对植物茎干的热脉冲速度的测量。
[0104]
图3为本发明提供的全区间热脉冲液流测量方法的流程示意图。参照图3，本发明提供的全区间热脉冲液流测量方法，用于上述全区间热脉冲液流测量装置，可以包括：步骤310、步骤320、步骤330和步骤340。
[0105]
本发明提供的全区间热脉冲液流测量方法的执行主体可以是电子设备、电子设备
中的部件、集成电路、或芯片。该电子设备可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，umpc)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，pda)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(network attached storage，nas)、个人计算机(personal computer，pc)、电视机(television，tv)、柜员机或者自助机等，本发明不作具体限定。
[0106]
下面以计算机执行本发明提供的全区间热脉冲液流测量方法为例，详细说明本发明的技术方案。
[0107]
步骤310、基于待测植物的热扩散系数和预设探针间距，确定热脉冲速度临界值。
[0108]
其中，热扩散系数可以通过夜间或黎明前后树木液流量为零的时刻通过t-max方法获得。
[0109]
预设探针间距指的是探针之间的轴向距离。在本发明实施例中，探针之间是按照等距排列的。可以理解的是，预设探针间距可以按照实际情况设置，在此不作具体限定。
[0110]
步骤320、在热脉冲探针开始加热的情况下，使用热比法确定待测植物的热脉冲速度。
[0111]
由于补偿热脉冲法(compensation heat pulse method，chp)法和t-max方法在零流量和低液流情况下的测量困难，在待测植物的茎干液流速度由低到高的过程中，采用热比法(heat ratio method，hr)测量热脉冲速度，并且还可以实现在夜间测量待测植物的逆向液流。
[0112]
步骤330、在待测植物的热脉冲速度不超过热脉冲速度临界值的情况下，继续使用热比法确定当前热脉冲速度。
[0113]
步骤340、在待测植物的热脉冲速度超过热脉冲速度临界值的情况下，将热比法更换为补偿热脉冲法或t-max法来确定当前热脉冲速度。
[0114]
当出现热不平衡情况时，hr法不能计算较高的液流。因此需要计算出热脉冲速度临界值，且液流速度变大时更换测量方法，以保证测量精度。
[0115]
将待测植物的热脉冲速度与热脉冲速度临界值进行比较，在待测植物的热脉冲速度不超过热脉冲速度临界值时，使用热比法继续测量待测植物的当前热脉冲速度。
[0116]
在待测植物的热脉冲速度超过热脉冲速度临界值时，将hr法更换为chp法或t-max法来确定当前热脉冲速度。
[0117]
最后进行伤口修正，校准预设探针间距和热扩散系数。
[0118]
在实际执行中，在测量反向液流和低液流时为hr法，在液流速度变大时，更换为t-max法或chp法，从而完善了多时间尺度树干液流测量方法，提高不同流速下的液流测量精度，实现反向液流和低、中、高液流的精确测量。
[0119]
本发明提供的全区间热脉冲液流测量方法，通过设置热脉冲速度临界值，在待测植物不同流速的情况下选取对应的测量方法，获得高精度的液流测量数据，从而可以获得最优区间组成一个连续精度高的测量数据集。
[0120]
在一些实施例中，热脉冲速度临界值通过下式确定：
[0121]
[0122]
其中，v
h_th
为热脉冲速度临界值，r为预设探针间距，k为热扩散系数。
[0123]
在实际执行中，可以根据温度传感器探针的温度曲线得到热扩散系数，进而根据热扩散系数和预设探针间距得到热脉冲速度临界值。
[0124]
由于vh×
r《1时，hr法无效，可以根据上述公式计算出热脉冲速度临界值。
[0125]
在一些实施例中，使用热比法确定待测植物的当前热脉冲速度，包括：
[0126]
确定第一温度传感器探针的第一当前温度和第二温度传感器探针的第二当前温度；其中，第一温度传感器探针和第二温度传感器探针分为位于热脉冲探针的两侧，第一温度传感器探针和第二温度传感器探针与热脉冲探针之间的轴向距离均为预设探针间距；
[0127]
基于第一当前温度、第二当前温度、热扩散系数和预设探针间距，确定当前热脉冲速度；
[0128]
当前热脉冲速度为：
[0129][0130]
其中，vh为当前热脉冲速度，δt
up
为第一当前温度与第一温度传感器探针的初始温度之差，δt
down
为第二当前温度与第二温度传感器探针的初始温度之差，r为预设探针间距，k为热扩散系数。
[0131]
在实际执行中，使用上下对称分布的第一温度传感器探针和第二温度传感器探针温度升高的比值来计算热脉冲速度，解决了chp法和tmax方法在零流量和低液流情况下的测量困难，并且实现了夜间测量树木的逆向液流。
[0132]
在实际执行中，在热脉冲探针释放热脉冲加热温度传感器探针后，加热时间设置为180秒。hr法在60秒～100秒取平均值的方法来计算热脉冲速度。
[0133]
在一些实施例中，在将热比法更换为补偿热脉冲法的情况下，确定当前热脉冲速度包括：
[0134]
确定第二温度传感器探针和第三温度传感器探针达到同一温度的目标时间；其中，第二温度传感器探针和第三温度传感器探针分为位于热脉冲探针的两侧，第二温度传感器探针与热脉冲探针之间的第一轴向距离为预设探针间距，第三温度传感器探针与热脉冲探针之间的第二轴向距离大于预设探针间距；
[0135]
基于第一轴向距离、第二轴向距离以及目标时间，确定当前热脉冲速度；
[0136]
当前热脉冲速度为：
[0137][0138]
其中，vh为当前热脉冲速度，r
down
为第一轴向距离，r
up
为第二轴向距离，tc为目标时间。
[0139]
在实际执行中，在距离热脉冲探针轴向不对称分布地r
up
处的上游温度传感器探针和r
down
处的下游温度传感器探针温度升高后，达到温度相等的时间tc来计算热脉冲速度。上游温度传感器探针为第三温度传感器探针，下游温度传感器探针为第二温度传感器探针。
[0140]
可以理解的是，第三温度传感器探针与热脉冲探针之间的轴向距离为两倍的预设
探针间距，第二温度传感器探针与热脉冲探针之间的轴向距离为一个预设探针间距。
[0141]
在一些实施例中，在将热比法更换为t-max法的情况下，确定当前热脉冲速度包括：
[0142]
基于任一温度传感器探针升温到最大温度值的时间、热扩散系数和预设探针间距，确定当前热脉冲速度；
[0143]
当前热脉冲速度为：
[0144][0145]
其中，vh为当前热脉冲速度，r为预设探针间距，k为热扩散系数，tm为任一温度传感器探针升温到最大温度值的时间。
[0146]
在实际执行中，通过测量位于距离热脉冲一定轴向距离的温度传感器探针升温最大所需时间来计算热脉冲速度。
[0147]
在一些实施例中，液流速率通过如下方法获得：
[0148]
j＝vs×s[0149]
其中，j表示待测植物的茎干液流速率，vs表示待测植物的茎干液流密度，s待测植物的茎干截面积；
[0150]
液流密度采用如下方法确定：
[0151]vs
＝ms×vh
[0152]
其中，vs表示待测植物的茎干液流密度，ms表示转换系数，vh表示待测植物的茎干的热脉冲速度。
[0153]
本发明提供的全区间热脉冲液流测量方法，可以实现多种测量方法对热脉冲速度进行测量，明确不同流速下的热脉冲速度值，建立测量精度高和测量范围广的全区间液流测量，实现全区间茎流的高精度测定，并满足野外原位测量的需求。
[0154]
下面对本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置进行描述，下文描述的全区间热脉冲液流测量装置与上文描述的全区间热脉冲液流测量方法可相互对应参照。
[0155]
图4为本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置的结构示意图之二。参照图4，本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置包括：
[0156]
第一确定模块410，用于基于待测植物的热扩散系数和预设探针间距，确定热脉冲速度临界值；
[0157]
第二确定模块420，用于在所述热脉冲探针开始加热的情况下，使用热比法确定所述待测植物的热脉冲速度；
[0158]
第三确定模块430，用于在所述待测植物的热脉冲速度不超过所述热脉冲速度临界值的情况下，继续使用所述热比法确定当前热脉冲速度；
[0159]
第四确定模块440，用于在所述待测植物的热脉冲速度超过所述热脉冲速度临界值的情况下，将所述热比法更换为补偿热脉冲法或t-max法来确定所述当前热脉冲速度。
[0160]
本发明提供的全区间热脉冲液流测量装置，可以实现多种测量方法对热脉冲速度进行测量，明确不同流速下的热脉冲速度值，建立测量精度高和测量范围广的全区间液流测量，实现全区间茎流的高精度测定，并满足野外原位测量的需求。
[0161]
在一些实施例中，所述热脉冲速度临界值通过下式确定：
[0162][0163]
其中，v
h_th
为所述热脉冲速度临界值，r为所述预设探针间距，k为所述热扩散系数。
[0164]
在一些实施例中，所述第二确定模块420，还用于：
[0165]
确定第一温度传感器探针的第一当前温度和第二温度传感器探针的第二当前温度；其中，所述第一温度传感器探针和所述第二温度传感器探针分为位于所述热脉冲探针的两侧，所述第一温度传感器探针和所述第二温度传感器探针与所述热脉冲探针之间的轴向距离均为所述预设探针间距；
[0166]
基于所述第一当前温度、所述第二当前温度、所述热扩散系数和所述预设探针间距，确定所述当前热脉冲速度；
[0167]
所述当前热脉冲速度为：
[0168][0169]
其中，vh为所述当前热脉冲速度，δt
up
为所述第一当前温度与所述第一温度传感器探针的初始温度之差，δt
down
为所述第二当前温度与所述第二温度传感器探针的初始温度之差，r为所述预设探针间距，k为所述热扩散系数。
[0170]
在一些实施例中，在将所述热比法更换为补偿热脉冲法的情况下，所述第四确定模块440，还用于：
[0171]
确定第二温度传感器探针和第三温度传感器探针达到同一温度的目标时间；其中，所述第二温度传感器探针和所述第三温度传感器探针分为位于所述热脉冲探针的两侧，所述第二温度传感器探针与所述热脉冲探针之间的第一轴向距离为所述预设探针间距，所述第三温度传感器探针与所述热脉冲探针之间的第二轴向距离大于所述预设探针间距；
[0172]
基于所述第一轴向距离、所述第二轴向距离以及所述目标时间，确定所述当前热脉冲速度；
[0173]
所述当前热脉冲速度为：
[0174][0175]
其中，vh为所述当前热脉冲速度，r
down
为所述第一轴向距离，r
up
为所述第二轴向距离，tc为所述目标时间。
[0176]
在一些实施例中，在将所述热比法更换为t-max法的情况下，所述第四确定模块440，还用于：
[0177]
基于任一所述温度传感器探针升温到最大温度值的时间、所述热扩散系数和所述预设探针间距，确定所述当前热脉冲速度；
[0178]
所述当前热脉冲速度为：
[0179][0180]
其中，vh为所述当前热脉冲速度，r为所述预设探针间距，k为所述热扩散系数，tm为任一所述温度传感器探针升温到最大温度值的时间。
[0181]
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communications interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行全区间热脉冲液流测量方法，该方法包括：
[0182]
基于待测植物的热扩散系数和预设探针间距，确定热脉冲速度临界值；
[0183]
在所述热脉冲探针开始加热的情况下，使用热比法确定所述待测植物的热脉冲速度；
[0184]
在所述待测植物的热脉冲速度不超过所述热脉冲速度临界值的情况下，继续使用所述热比法确定当前热脉冲速度；
[0185]
在所述待测植物的热脉冲速度超过所述热脉冲速度临界值的情况下，将所述热比法更换为补偿热脉冲法或t-max法来确定所述当前热脉冲速度。
[0186]
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0187]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的全区间热脉冲液流测量方法，该方法包括：
[0188]
基于待测植物的热扩散系数和预设探针间距，确定热脉冲速度临界值；
[0189]
在所述热脉冲探针开始加热的情况下，使用热比法确定所述待测植物的热脉冲速度；
[0190]
在所述待测植物的热脉冲速度不超过所述热脉冲速度临界值的情况下，继续使用所述热比法确定当前热脉冲速度；
[0191]
在所述待测植物的热脉冲速度超过所述热脉冲速度临界值的情况下，将所述热比法更换为补偿热脉冲法或t-max法来确定所述当前热脉冲速度。
[0192]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的全区间热脉冲液流测量方法，该方法包括：
[0193]
基于待测植物的热扩散系数和预设探针间距，确定热脉冲速度临界值；
[0194]
在所述热脉冲探针开始加热的情况下，使用热比法确定所述待测植物的热脉冲速度；
[0195]
在所述待测植物的热脉冲速度不超过所述热脉冲速度临界值的情况下，继续使用所述热比法确定当前热脉冲速度；
[0196]
在所述待测植物的热脉冲速度超过所述热脉冲速度临界值的情况下，将所述热比法更换为补偿热脉冲法或t-max法来确定所述当前热脉冲速度。
[0197]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0198]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0199]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。