PSYPRO水势仪手册.docx

1、PSYPRO水势仪手册PSPROTM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 PSPRO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（）等于其各组分水势之和 = + + p.水势与相对湿度的方程式为： = (RT / Vw) e/eo式中：为总水势；R为气体常数(8.3143 J mol-1 K-1)；e/eo为相对湿度，以分数形式表示；T为绝对温度

2、(K)；Vw为水分子的摩尔体积(1.8 X 105 m3 mol-1)。维持植物生长的水势在0 -1.5 MPa(0 to 15 bars)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-SF Sample Chamber）2. C-30样品室 （C-30-SF Sample Chamber ）3. PST 或 PCT土壤干湿计（PST or PCT soil psychrometers ）4. 活体叶片干湿计 （L-51-SF Leaf psychrometer） 以上传感器均具有很小的热电

3、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35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

4、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(v)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v = 50 V，通过以下公式可以测得它的最低水势：50 V / 0.75 V bar-1= 6.66 MPa (66.6 bars)-利用干湿计的方法，相同的热电偶可以产生最大信号，约为31 V。Wescor热电偶型测量探头的冷却系数范围为5080 V，最低可达到40 V，最高可达90 V。1.2 PSY

5、PRO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

6、。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（Scan Sequence Diagram）1.2.2 测定过程示意图（Measurement Period Diagram）1.2.3 测定结果（ “水势测定稳定读数平均值”,简称 “平均值”）Results Only (Plateau Average) 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. Cooling Current Time 15 seconds 制冷时间15秒2. Measurement Period Seconds 20 seconds 测定时间20秒

7、3. Delay Seconds After Cooling 4 seconds 制冷后延迟时间4秒4. Read Average Seconds 2 seconds 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. BE 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

8、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”（Plateau Average Water Potential Measurement）。6. 记录的数据包括干湿计号、年份、日期（Julian date）、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V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

9、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）Results Plus Entire Psychrometric Curve (50 pt.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： Cooling Current Time 15 seconds 制冷时间15秒 Measurement Period Seconds 20 seconds 测定时间20秒 D

10、elay Seconds After Cooling 4 seconds 制冷后延迟时间4秒 Read Average Seconds 2 seconds 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. BE 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

11、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”（Plateau Average Water Potential Measurement）。6. 记录的数据包括干湿计号、年份、日期（Julian date）、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V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V读数。8. 此例中，总扫描时间为制冷时间（15秒）与测

12、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（PSYPRO Memory Usage）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（Operating System）PSYPRO系统具有256 KB的硬件内存。

13、菜单#1中标有操作系统的版本。1.3.2 数据储存（Data Storage）PSYPRO系统具有256 KB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（Results Only）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

14、）。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（Julian Day，按一年365天顺序记日）Time = 24小时格式的时间Bat V =电池电压，如果电压低于11.7V时就应该充电。Cool mV =制冷电压mV。Temp C =参比接点温度（在前面板上）Offset V =补偿电压VWetbulb V = 湿球的读数VWP MPa = 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） Results plus Entire Psychrometric curve (50 pt. array)当稳定读数平均值和整

15、个干湿计曲线测定结果(50 pt. 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）；Psy V = 50组测定数据中每个点的干湿计读数 V；Psy# = 干湿计号码一次最多使用8个干湿计。Yr =.年Day =.天（Julian Day，按一年365天顺序记日）Time = 2

16、4小时格式的时间Bat V =电池电压，如果电压低于11.7V时就应该充电。Cool mV =制冷电压mV。Temp C =参比接点温度（在前面板上）Offset V =补偿电压VWetbulb V = 湿球的读数VWP MPa = 水势MPa.1.4 数据处理（Data Management）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 （PSYPRO ID Number）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

17、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199。1.4.2 文件的命名方法（File Naming Scheme）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

18、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(Results Only)”，则最后的四个字符为PS#X。X是干湿计号码，范围从18。如果文件是“干湿计曲线测定结果(Results Plus Entire Psychrometric Curve (50 pt. 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

19、_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（Precautions When Logging Data）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

20、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（Quick Start Guides）2.1 与计算机连接使用（Quick Start Using a Computer）PSYPRO

21、 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。2.1.1 PSYPRO与计算机连接（Connecting the PSYPRO to a Computer）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

22、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。1 LCD contrast = 10Year jda hr min batv 3 233 14:25 12.8Wescor PsyPro 1.882.1.5与PSYPRO主机建立通讯首先检查P

23、SYPRO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“Contact Logger”，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“Logger doesnt answer, check serial communication”。（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“PC Setting”，如果屏幕上出现“Logger

24、 X doesnt answer（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“Set Logger Time”，出现“Contact Logger”窗口。3. 如果连接到PSYPRO主机，点击“Connect”，出现“Set logger X data and time to”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

25、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“Save Logger Settings”，出现一个新的窗口；3. 点击下一个检查框“To Logger”，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

26、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“Save Logger Settings”，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“Acquire all logger data”，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“Log results only (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“

27、Log results plus entire psychrometric curve (50 pt. 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（Keypad Operation）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

28、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）。3.1.1 MODE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。3.1.2 VALUE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

29、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

30、。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: Psychrometer Manual Scanning 干湿计探头的手动测定（平均值测定）Screen #3: Psychrometer 50 Pt. Array Measurements 干湿计探头的曲线测定Screen #4:

31、View Records (Plateau Average) 浏览记录（稳定峰的平均值）Screen #5: View Records (50 Pt. Array) 浏览记录（干湿计探头的曲线测定）Screen #6: Setting Psychrometer Parameters 设置干湿计探头的测定参数Screen #7: Setting Logging Parameters 设置数据采集参数Screen #8: Setting Backlight And Logging 设置背景灯和采集参数开关Screen #9: Clear Data Memory 清除数据内存Screen #10: Logger ID Number 设置采集器ID编码3.2.1 Screen #1: Contrast（对比度）, Date（日期）, Battery（电池电压）, Version（版本）菜单