TDP（熱擴散法）熱能耗樹木莖桿液流監測傳感器是一種用于測量植物水分流動和蒸騰量的高精度儀器。該傳感器采用熱擴散原理，通過探測樹木莖桿內液流速率來計算植物的水分蒸發和傳導情況。它可以提供有關樹木液流速率、蒸騰量、植被水分利用等方面的精確數據，廣泛應用于林業、水文、氣候及生態研究。
工作原理
TDP傳感器通過兩根探針來測量樹干的液流速率。其工作原理如下：
- 加熱探針與參考探針：將一根加熱探針插入樹干邊材部分，并將另一根不加熱的參考探針插入下方相對較遠的位置。
- 溫差測量：當樹干液流速率為零或極小時，加熱探針與參考探針之間的溫差（ΔT）。隨著液流速率的增大，樹干邊材部分的導熱率增大，導致溫差ΔT逐漸減小。
- 液流速率與溫差關系：通過測量兩探針之間的溫差變化，可以定量計算出液流速率，并最終推算出植物的蒸騰量。
- 定量計算：溫差與液流速率之間存在一定的定量關系，傳感器通過實時溫差數據計算樹木的水分蒸騰量和液流速率。
功能特點
- 高精度液流測量：精確測量樹木或植物液流的變化，提供科學數據支持。
- 無需化學標記：與傳統的化學追蹤法相比，TDP傳感器不需要使用任何化學標記或染料，避免了對植物的干擾。
- 廣泛應用：可應用于林業樹木液流研究、蒸騰/蒸散模型研究、水資源分布與利用研究等領域。
- 非侵入性設計：雖然需要對植物莖干進行小范圍的物理操作，但傳感器本身不會對植物造成顯著傷害。
- 穩定性和耐用性：傳感器設計考慮了長期野外監測的穩定性，具有較強的抗環境干擾能力。
設備參數
- 測量范圍：0 - 1000 μmol/m²/s（具體根據傳感器型號和植物類型）
- 分辨率：0.1 μmol/m²/s
- 工作溫度：-20℃ 至 60℃
- 供電方式：DC 12V 或電池（根據需求）
- 數據輸出：模擬信號、數字信號輸出，支持數據記錄器接入
- 傳感器尺寸：具體尺寸依據型號，通常為幾厘米到十幾厘米不等
- 探針長度：常見探針長度為2 - 10 cm，適應不同植物和樹木直徑
- 精度：±2% （依據環境條件）
安裝方法
- 選擇安裝位置：在待測植物的莖稈上選擇一個相對平滑且健康的區域，是植物的邊材部分。
- 刮除樹皮：使用刀片小心地刮去植物莖稈上的一塊矩形區域，大小與TDP傳感器相匹配，避免傷害到植物的導管和液流。
- 打孔：使用專用手電鉆及鉆頭，在刮去的矩形區域打兩個平行的孔。打孔時要確保上下兩個孔的深度一致，并且孔的方向平行，避免探針在插入時發生變形，導致損壞傳感器。
- 安裝傳感器：將TDP傳感器輕輕插入打好的孔中，加熱端插入上方，參考端插入下方。
- 防輻射處理：用防輻射膜將TDP傳感器包裹起來，防止太陽光直接照射到傳感器，避免外界光照對測量結果的影響。
應用領域
- 林業研究：用于研究樹木的液流速率、蒸騰量及水分利用效率，尤其在氣候變化研究和森林水分循環中發揮重要作用。
- 生態學研究：幫助學者研究植物水分循環、物種適應性以及氣候變化對生態系統的影響。
- 水資源管理：在水域水資源分布、利用及管理方面提供關鍵數據支持，尤其在干旱地區和節水灌溉研究中具有重要意義。
- 氣候模型研究：為蒸騰/蒸散模型提供準確數據，幫助氣候學家更好地理解植物如何影響氣候系統。
- 農業科學：研究不同作物的水分消耗，優化灌溉策略，提高農業生產的水資源使用效率。
使用注意事項
- 避免損傷植物：在安裝時盡量避免對植物莖干導管造成較大損傷。
- 校準傳感器：在每次使用前確保傳感器已正確校準，并且傳感器插入深度適當。
- 定期維護：為確保長期穩定性，定期檢查傳感器的工作狀態和安裝情況，防止外界環境影響設備性能。
- 防止過度暴露于強光：應使用防輻射膜，避免太陽直射傳感器，以免影響測量數據的準確性。
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