PSYPRO水势仪手册.docx

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PSYPRO水势仪手册

PSΨPROTM水势仪使用说明

山东农业大学植物科学系编译

二00三年十月

PSΨPRO水势测定系统

RS232接口

充电器接口

电源开关

显示屏

上移功能选择键

数值键

下移功能选择键

8个探头连接插座

1.操作原理

1.1简介

水势测定系统能够通过测定物品的相对湿度来测定水势，无论是固体还是液体都能够测定。

在相同温度和压力下，水势的定义是水的自由能与纯水的自由能之比。

总的水势（Ψ）等于其各组分水势之和

Ψ=Ψπ+Ψτ+Ψp.

水势与相对湿度的方程式为：

Ψ=（RT/Vw）e/eo

式中：

Ψ为总水势；

R为气体常数（8.3143Jmol-1K-1）；

e/eo为相对湿度，以分数形式表示；

T为绝对温度（K）；

Vw为水分子的摩尔体积（1.8X105m3mol-1）。

维持植物生长的水势在0~-1.5MPa（0to15bars）之间，这与100％~99.3%之间的相对湿度是对应的。

水势测定系统在设计时与干湿温度计的传感器结合使用

常见的传感器有：

1.C-52样品室（C-52-SFSampleChamber）

2.C-30样品室（C-30-SFSampleChamber）

3.PST或PCT土壤干湿计（PSTorPCTsoilpsychrometers）

4.活体叶片干湿计（L-51-SFLeafpsychrometer）

以上传感器均具有很小的热电偶，且每个传感器的操作方法相同。

操作步骤如下：

1.使用者可以将8mA的冷却电流通过热电偶一定时间来冷却它。

通过电流的时间必须足够长，使传感器的温度低于均衡蒸汽的露点温度，以使水凝结于热电偶上。

2.切断制冷电流，使热电偶的温度不断升高，接近环境温度。

当湿球温度达到冷凝点时冷凝水不断蒸发，热电偶的温度就会保持恒定。

这是湿球温度达到平稳阶段的开始。

由于采用了一种小型热电偶，这一过程通常在几秒种内就可以完成。

3.在停止制冷电流时，水势测定系统在特定的时间记录热电偶的电压输出值。

在湿球温度稳定时，冷却后3~5秒水势测定系统足以完成测定。

在水的气化过程中热电偶的温度接近恒定时，为提高测定的精确度，操作者可从多项记录中选择和平均这些数据。

热电偶连接点的水气化之后，热电偶的温度持续上升，直到达到环境温度。

在水势测定系统中，冷却系数（Πv）决定了热电偶测量水势的范围，因其反映了冷却过程中热电偶能够下降的最大温度值。

如果露点低于这一温度，不可能将水凝结到热电偶上，将无法进行测量。

例如，已知热电偶的Πv=50µV，通过以下公式可以测得它的最低水势：

50µV/0.75µVbar-1=6.66MPa（66.6bars）-

利用干湿计的方法，相同的热电偶可以产生最大信号，约为31µV。

Wescor热电偶型测量探头的冷却系数范围为50~80µV，最低可达到40µV，最高可达90µV。

1.2PSYPRO水势测定系统的扫描顺序和数据记录

PSYPRO水势测定系统使用非常方便，使用者可以简单迅速的确定如何进行扫描测定和记录干湿计的读数，正如简介中所述，能够完成一系列数据记录。

参数的设定在很大程度上影响读数的精确度。

水势测定系统的数据可以通过许多方法进行测定和记录。

操作过程从干湿计1（见前面表1）和扫描（扫描的同时水势读数和其它一些程序都开始运行）开始，并且同时自动显示参数的设定情况。

当干湿计1扫描结束时，以同样方式就会进行干湿计2至干湿计8连续运行。

水势测定的数据在记录的同时被储存。

根据设置的参数和记录的数据类型，每一次采集数据（热电偶稳定温度平均值,和50个点的记录值）都包括所要的水势数据。

下列两图表明扫描次序和数据的储存方式。

1.2.1扫描顺序流程图（ScanSequenceDiagram）

1.2.2测定过程示意图（MeasurementPeriodDiagram）

1.2.3测定结果（“水势测定稳定读数平均值”,简称“平均值”）

ResultsOnly（PlateauAverage）

上图列出了干湿计的扫描的基本顺序，在这个过程中,记录了待测的数据。

在这个例子中，参数设定如下：

1.CoolingCurrentTime–15seconds制冷时间—15秒

2.MeasurementPeriodSeconds–20seconds测定时间－20秒

3.DelaySecondsAfterCooling–4seconds制冷后延迟时间－4秒

4.ReadAverageSeconds–2seconds平均数据的采集时间－2秒

扫描顺序流程图说明：

1.干湿计1的扫描顺序从A点开始，；

2.A-B阶段，给干湿计施加15秒的制冷电流。

3.B－E阶段为20秒的测定阶段，在测定过程中读取50个干湿计的数据，每次读数相隔0.4秒（20秒/50次读数＝0.4秒间隔）

4.关闭制冷电流后，有4秒钟的延迟时间，即B-C阶段。

注意：

该延迟时间为测定时间段的一部分，在此期间仪器仍然进行数据的读取。

5.延迟阶段之后，仪器对2秒钟内采集的数据进行平均，即图中的C-D阶段。

因读数间隔时间为0.4，采集时间为2秒，所以仪器对5次读数进行平均。

扫描结束时（E点），仪器将该平均值与其它数据一同记录下来，该平均值被称为“水势测定稳定读数平均值”（PlateauAverageWaterPotentialMeasurement）。

6.记录的数据包括干湿计号、年份、日期（Juliandate）、时间、电池电压及制冷传感器的mV数，传感器的温度（传感器的外界温度），补偿电压，湿球的电压µV和水势MPa。

7.此例中，总扫描时间为制冷时间（15秒）与测定时间（20秒）之和，总共为35秒。

为确保读数的准确性需附加一遮阳物。

如果在这个例子中使用8个干湿计，则每完成一个测定循环需要近5分钟。

在设定记录的时间间隔时必须注意，以确保完成整个循环。

将记录时间间隔设定得短于仪器扫描所需的时间，并不会缩短实际的记录间隔。

1.2.4干湿计曲线测定结果（50组测定数据）ResultsPlusEntire

PsychrometricCurve（50pt.array）

（此例与前述例子的唯一区别在于除了水势平均读数外，仪器还记录50组测定数据。

）

在该例中，参数设置如下：

●CoolingCurrentTime–15seconds制冷时间—15秒

●MeasurementPeriodSeconds–20seconds测定时间－20秒

●DelaySecondsAfterCooling–4seconds制冷后延迟时间－4秒

●ReadAverageSeconds–2seconds平均数据的采集时间－2秒

扫描顺序流程图说明：

1.干湿计1的扫描顺序从A点开始，；

2.A-B阶段，给干湿计施加15秒的制冷电流。

3.B－E阶段为20秒的测定阶段，在测定过程中读取50个干湿计的数据，每次读数相隔0.4秒（20秒/50次读数＝0.4秒间隔）

4.关闭制冷电流后，有4秒钟的延迟时间，即B-C阶段。

注意：

该延迟时间为测定时间段的一部分，在此期间仪器仍然进行数据的读取。

5.延迟阶段之后，仪器对2秒钟内采集的数据进行平均，即图中的C-D阶段。

因读数间隔时间为0.4，采集时间为2秒，所以仪器对5次读数进行平均。

扫描结束时（E点），仪器将该平均值与其它数据一同记录下来，该平均值被称为“水势测定稳定读数平均值”（PlateauAverageWaterPotentialMeasurement）。

6.记录的数据包括干湿计号、年份、日期（Juliandate）、时间、电池电压及制冷传感器的mV数，传感器的温度（传感器的外界温度），补偿电压，湿球的电压µV和水势MPa。

7.在测定期间所采集的50个数据都被储存到记录中，储存的数据包括读数时间（秒）和干湿计的电压µV读数。

8.此例中，总扫描时间为制冷时间（15秒）与测定时间（20秒）之和，总共为35秒。

为确保读数的准确性需附加一遮阳物。

如果在这个例子中使用8个干湿计，则每完成一个测定循环需要近5分钟。

在设定记录的时间间隔时必须注意，以确保完成整个循环。

将记录时间间隔设定得短于仪器扫描所需的时间，并不会缩短实际的记录间隔。

1.3水势测定系统的存储功能的使用（PSYPROMemoryUsage）

PSYPRO可以作为数据采集器或手工操作的显示器。

当作为显示器使用时，无法保存数据。

每一次扫描的数据，可以暂时储存，以备计算和浏览之用。

当再次扫描时，数据将被更新。

1.3.1操作系统（OperatingSystem）

PSYPRO系统具有256KB的硬件内存。

菜单#1中标有操作系统的版本。

1.3.2数据储存（DataStorage）

PSYPRO系统具有256KB的内存用于储存测定的数据。

当记录功能起用时，储存到文件中的数据取决于用户对采集数据的选择方式，一种是只记录单一测定结果（即：

水势测定稳定读数平均值）；另一种是记录单一测定结果加上50组干湿计曲线测定结果）。

1.3.3只存储测定平均结果（ResultsOnly）

当只储存平均测定结果（稳定读数平均值）时，每一次记录占22字节，可以储存11904条记录。

如果使用8个干湿计，可以储存1488个循环的数据。

当内存已满时，新存储的记录覆盖最早存储的记录，最早的数据将被清除（以循环的方式进行存储）。

每条记录包括以下信息：

Psy#=干湿计号，一次最多使用8个干湿计。

Yr=.年

Day=.天（JulianDay，按一年365天顺序记日）

Time=24小时格式的时间

BatV=电池电压，如果电压低于11.7V时就应该充电。

CoolmV=制冷电压mV。

TempC=参比接点温度（在前面板上）

OffsetµV=补偿电压µV

WetbulbµV=湿球的读数µV

WPMPa=水势MPa.

1.3.4记录平均值和干湿计曲线测定结果（50组测定数据）

ResultsplusEntirePsychrometriccurve（50pt.array）

当稳定读数平均值和整个干湿计曲线测定结果（50pt.array）都被储存时，要占据6条数据（132字节）的内存，除了储存稳定读数平均值以外，仪器还储存所测定的50个点的干湿计曲线测定结果。

共占用132字节的内存。

选择这种采集方式，仪器最多可以储存1984次测定结果。

如果同时用8个干湿计，最多可以储存248个循环的测定结果。

储存的信息如下：

Sec=50测定点内每两个测定点之间的间隔时间秒（间隔时间＝测定时间/50）；

PsyµV=50组测定数据中每个点的干湿计读数µV；

Psy#=干湿计号码一次最多使用8个干湿计。

Yr=.年

Day=.天（JulianDay，按一年365天顺序记日）

Time=24小时格式的时间

BatV=电池电压，如果电压低于11.7V时就应该充电。

CoolmV=制冷电压mV。

TempC=参比接点温度（在前面板上）

OffsetµV=补偿电压µV

WetbulbµV=湿球的读数µV

WPMPa=水势MPa.

1.4数据处理（DataManagement）

大量的数据需要处理，尤其是使用不止一个水势测定系统和每一仪器带有多个干湿计时。

1.4.1水势测定系统的ID号（PSYPROIDNumber）

水势测定系统的特征之一是当多个系统被使用时，每个系统都有一个ID号。

默认数为1。

当数据从系统传输到计算机时，ID号是非常有用的。

传输的每个文件都有其相应的文件名。

水势测定系统的ID号从仪器的屏幕菜单10（Screen#10）中设定。

如果使用多个采集器,每个采集器需要设置一个不同的号码.

ID号设定方法如下：

1.打开PSYPRO电源开关，屏幕菜单#1显示出来。

2.按▲Mode键进入屏幕菜单#10。

3.光标位于采集器号码下方。

按“→”数值键或“←”数值键增加或减小采集器的号码。

有效数字为1~99。

1.4.2文件的命名方法（FileNamingScheme）

当数据从PSYPRO系统传输到计算机时，该数据的文件名根据系统的ID号和干湿计号码及采集数据的类型自动的生成。

文件名的前三个字符是LXX，其中XX是文件的ID号码。

文件名的第四个字符是一条下划线“_”。

最后面的4个字符是数据的类型和干湿计号码。

如果文件“平均结果（ResultsOnly）”，则最后的四个字符为PS#X。

X是干湿计号码，范围从1~8。

如果文件是“干湿计曲线测定结果（ResultsPlusEntirePsychrometricCurve（50pt.array））”，那么后面的4个字符为50#X，其中X是干湿计号码。

现举例如下：

L01_PS#1.dat（1号采集器,记录平均结果文件，1号干湿计）

L57_PS#8.dat（57号采集器,记录平均结果文件，8号干湿计）

L21_50#3.dat（21号采集器,干湿计曲线测定结果文件,3号干湿计）

L03_50#2.dat（3号采集器,干湿计曲线测定结果文件,2号干湿计）

1.5采集数据时的注意事项（PrecautionsWhenLoggingData）

当运用PSYPRO系统进行数据采集时，有许多事项需要注意。

下面列出了一部分，望注意：

1.PSYPRO系统采集数据后，在改变系统的任何参数之前，应将数据下载到计算机上保存,然后清除系统内存。

如果不清除内存，数据文件将会不断追加，将无法知道在这些文件中,参数是否发生了变化。

2.要确保参数设定的正确，可通过若干实验不断地摸索，记录设定的参数和测定的结果，最终找到数据采集的最佳设置。

3.水势测定系统没有真正的时钟，一旦设定就会被微处理器保存，当关闭系统时，当前年份、日期和小时便被保存。

重新开机时，时间不会自动更新。

所以，每次开机时，都要通过计算机设定，或手工从菜单1中重新设定时间和日期。

4.为了获得有用的数据，必须确保干湿计处于恒定温度下，传感器对温度的变化非常敏感，探头应埋在至少8英寸深的土壤中。

5.在数据采集之前，须确保电池已充足电。

在电池充电时采集数据会增加系统的噪音，使得数据无效。

在通风的位置通过PSYPRO的接口处对电池充电。

6.避免阳光直射PSYPRO。

2.操作指南（QuickStartGuides）

2.1与计算机连接使用（QuickStartUsingaComputer）

PSYPRO通过计算机或者键盘操作和参数的设定，有的参数只可以用键盘设定，有些信息通过显示屏读取，但是这些数据对操作来说不是必需的。

2.1.1PSYPRO与计算机连接（ConnectingthePSYPROtoaComputer）

在文件能够被保存到计算机之前，必须先将仪器适当地连接到计算机，并且PSYPRO一定处于开机状态。

将RS-232连接线的圆形插口连接到PSYPRO的COM插口，将连接线的另一端（9针D型插口）连接到计算机的串行接口，通常连接到COM1或COM2端口。

2.1.2软件安装

1.将软盘或光盘插到计算机软驱或光驱中；

2.从软盘或光盘上运行SETUP.EXE；

3.按照计算机屏幕上的提示安装程序操作；

4.安装完成后，双击PSYPRO图标运行程序。

2.1.3连接热电耦探头到PSYPRO

通过快速连接插口将8个热电耦探头连接到前面板。

从标有1号的连接插口开始依次进行测定，不要间隔任何一个连接插口。

例如，如果只使用2个热电耦探头，将这2个探头连接到1号和2号连接插口。

2.1.4打开PSYPRO

连接电源，将PSYPRO上的开关打到ON的位置，当电源打开，1号菜单显示在屏幕上。

1LCDcontrast=10

Yearjdahrminbatv

323314:

2512.8

WescorPsyPro1.88

2.1.5与PSYPRO主机建立通讯

首先检查PSYPRO与计算机建立连接，有许多方法可以用于检查确保PSYPRO的通讯线路已经连接。

从计算机上的应用程序执行以下步骤：

1.点击“Tool”弹出一个下拉菜单；

2.点击“ContactLogger”，出现一个新的窗口；

3.点击连接；

4.如果连接已建立，则控制回到主菜单，否则，显示一个错误信息“Loggerdoesn’tanswer,checkserialcommunication”。

（采集器没有应答，检测串行通讯）

检查并且确保连接线正确地连接，电源开关打到ON的位置。

若要改变COM端口，在主菜单选择“FILE”，在窗口上选择“PCSetting”，如果屏幕上出现“LoggerXdoesn’tanswer（采集器X没有应答，”，就要改变的串行端口，输入所需要的端口（COM1或COM2）。

2.1.6设置日期和时间

按照以下步骤设置日期和时间（注：

日期和时间也可以从1＃屏幕设置）：

1.点击“Tools”，弹出一个下拉菜单。

2.点击“SetLoggerTime”，出现“ContactLogger”窗口。

3.如果连接到PSYPRO主机，点击“Connect”，出现“SetloggerXdataandtimeto”窗口。

4.如果设置正确，点击“OK”。

PSYPRO设置为计算机的时间和日期。

注意：

PSYPRO主机内部没有真正的时钟，时间设置好后保持在微处理器中，一旦PSYPRO关闭，当前的年、月、日和小时被保存，但是这个值不会被更新。

每一次打开PSYPRO，应该使用这个选项重新设置日期和时间，或者从屏幕1＃菜单中进行设置。

2.1.7设置PSYPRO最快的方法是使用默认设置。

操作步骤如下：

1.点击“File”弹出一个下拉菜单；

2.点击“SaveLoggerSettings”，出现一个新的窗口；

3.点击下一个检查框“ToLogger”，接通采集器窗口出现；

4.点击连接；

5.一旦连接完成，设置被装载到PSYPRO主机内，并且按照默认设置开始采集数据。

2.1.8记录数据

一旦开始采集数据，按照默认的设置参数采集数据。

2.1.9从PSYPRO输出数据

按照以下步骤从PSYPRO主机中输出采集的数据：

1.点击“Tool”，出现一个新的窗口；

2.点击“SaveLoggerSettings”，屏幕出现连接的采集器窗口；

3.点击连接，从出现的采集器窗口获得数据；

4.点击选择“Acquireallloggerdata”，然后点击OK。

当数据从采集器被保存到计算机中时，在当前运行的程序的同一个文件夹中会形成一个文件，对每一个探头记录的数据都会形成一个文件。

在“Logresultsonly（只记录平均结果）”模式下，如果使用了8个探头采集数据，则文件名是从L01_Ps#1.dat到L01_Ps#8.dat；在“Logresultsplusentirepsychrometriccurve（50pt.array）”模式下，如果使用了8个探头采集数据，则文件名是从L01_50#1.dat到L01_50#8.dat。

5.等待数据从PSYPRO主机中传输到计算机，等待时间的长短取决于采集数据的数量；

6.数据文件现在可以转成数据表，或用文本编辑软件观看。

3.键盘操作（KeypadOperation）

3.1简介（Overview）

PSYPRO主机可以作为数据采集器使用，也可以使用它的显示屏和4个键作为手动操作显示器使用。

显示屏显示4行每行20个字符，并且有可以通过键盘控制显示屏的背景灯。

通过4个键可以控制显示屏和修改参数。

有两个键为MODE（▲上、▼下箭头的键），有两个键为VALUE（←左、右→箭头的键）。

3.1.1MODE键（▲▼）

MODE键用于进入10个菜单屏幕。

这些键也用于进入能够用VALUE键改变得菜单项。

屏幕号显示在每个屏幕的左上角，在每个屏幕下按MODE键，光标出现在要被改变的下一个参数上。

注意一些菜单屏幕仅浏览数据类型，而其它菜单屏幕可以浏览数据也可以改变参数。

3.1.2VALUE键（←→）

VALUE键用于增加或减少可改变的参数。

3.1.3使用键盘移动显示屏幕

如果要从任何其它菜单屏幕进入菜单屏幕＃1，同时按下↑MODE和↓MODE键。

按下▲MODE和▼MODE键可以转换到任何一个菜单屏幕，可以修改菜单中的参数（闪烁的光标在菜单屏幕内移动到要被改变的参数），按→VALUE键增加参数值，按←VALUE减小参数值。

继续按▲MODE和▼MODE键进到下一个菜单。

当在菜单屏幕＃10时，按▼MODE键回到菜单屏幕＃1。

当在菜单屏幕＃1时，按▲MODE键直接进到菜单屏幕＃10。

当ON/OFF开关在ON位置，显示屏打开。

如果显示屏不能够显示出菜单，同时按▲MODE和▼MODE键进到菜单＃1，然后按→VALUE键增加屏幕的对比度直到屏幕能够显示出字符。

3.1.4连接热电耦探头到PSYPRO

通过Sure-fast连接插口将8个热电耦探头连接到的前面板。

从标有1号的连接插口开始依次进行测定，不要隔过任何一个连接插口。

例如，如果只使用2个热电耦探头，将这2个探头连接到1号和2号Sure-fast连接插口。

3.2屏幕菜单说明

PSYPRO有10个用户可以进入的菜单屏幕。

菜单屏幕号显示在每一个屏幕的左上角。

以下是每个菜单屏幕的简要说明：

Screen#1:

Contrast（对比度）,Date（日期）,Battery（电池电压）,Version（版本）

Screen#2:

PsychrometerManualScanning干湿计探头的手动测定（平均值测定）

Screen#3:

Psychrometer50Pt.ArrayMeasurements干湿计探头的曲线测定

Screen#4:

ViewRecords（PlateauAverage）浏览记录（稳定峰的平均值）

Screen#5:

ViewRecords（50Pt.Array）浏览记录（干湿计探头的曲线测定）

Screen#6:

SettingPsychrometerParameters设置干湿计探头的测定参数

Screen#7:

SettingLoggingParameters设置数据采集参数

Screen#8:

SettingBacklightAndLogging设置背景灯和采集参数开关

Screen#9:

ClearDataMemory清除数据内存

Screen#10:

LoggerIDNumber设置采集器ID编码

3.2.1Screen#1:

Contrast（对比度）,Date（日期）,Battery（电池电压）,Version（版本）

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