專利名稱：昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度測(cè)量裝置，特別涉及一種昆蟲過冷卻點(diǎn)的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
物種在其長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，形成了一系列適應(yīng)或抵御不良環(huán)境影響的生理對(duì) 策，昆蟲也是如此。昆蟲為了使其種群得以繁衍和延續(xù)，特別是生活在氣溫相對(duì)較低的溫 帶和寒帶地區(qū)的昆蟲，每年都不得不抵御一段時(shí)間的嚴(yán)寒侵襲，而它們往往是通過調(diào)節(jié)身 體的過冷卻(super-cooling)狀態(tài)來增強(qiáng)其抗寒性。所謂過冷卻現(xiàn)象，就是溫度低于昆 蟲體液冰點(diǎn)時(shí)，體液仍能保持液體狀態(tài)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是通過過冷卻點(diǎn)(super-cooling point)來量化反映的。液體過冷卻現(xiàn)象于1842年被Fahrenheit首次發(fā)現(xiàn)；此后，物理學(xué) 界和生物學(xué)界對(duì)其進(jìn)行了廣泛研究。1899年，俄羅斯生物學(xué)家BaxMeTbeB利用電熱測(cè)溫技 術(shù)首次發(fā)現(xiàn)昆蟲的過冷卻現(xiàn)象。在此之后，世界上許多學(xué)者對(duì)其做了大量的研究，并根據(jù)生 理生化技術(shù)探索了這一現(xiàn)象的生理機(jī)制。通過對(duì)昆蟲過冷卻點(diǎn)的測(cè)定和抗寒機(jī)制的研究， 可以摸清昆蟲的越冬情況，為分析翌年蟲源種群發(fā)生動(dòng)態(tài)及昆蟲地理分布預(yù)測(cè)研究提供科 學(xué)依據(jù)。測(cè)定昆蟲的過冷卻現(xiàn)象和過冷卻點(diǎn)是研究低溫極限對(duì)昆蟲的致死作用，以及昆蟲 抗寒力的常用方法之一。 當(dāng)昆蟲蟲體溫度冷卻至過冷卻點(diǎn)以下，體液開始發(fā)生自發(fā)結(jié)冰，此時(shí)，蟲體需要向 外界釋放熱量。通過對(duì)這種釋放的潛熱的測(cè)定，可以方便地測(cè)出昆蟲的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)。 根據(jù)這一原理，利用熱分析法，即溫差熱電偶法來測(cè)定過冷卻點(diǎn)很早就被應(yīng)用于昆蟲的抗 寒性研究上。該方法的裝置主要由制冷器、記錄儀、交流穩(wěn)壓器、熱穩(wěn)定器、康銅一銅熱電 偶、溫度補(bǔ)償器等零部件組成；其中熱電偶有兩端， 一端被稱為熱端，另一端叫自由端。測(cè)定 時(shí)熱端與蟲體接觸，蟲體溫度變化，熱端溫度也跟著變化。測(cè)定大致步驟為首先將制冷裝 置預(yù)冷，而后將粘有蟲體的熱電偶一起放入制冷器中，設(shè)蟲體的溫度(熱電偶熱端的溫度) 為T，自由端的溫度T。已補(bǔ)償至0t:，則熱電偶輸出一個(gè)與溫差(T-T。)成正比的電動(dòng)勢(shì)E二 K(T-T。)。蟲體的體溫變化可以由記錄儀上記錄的溫差電動(dòng)勢(shì)變化曲線來反映。利用該方 法測(cè)定時(shí)，必須合理控制好蟲體的冷卻速率，一般認(rèn)為，rC /Min的冷卻速率對(duì)測(cè)定結(jié)果較 佳。 然而，由于昆蟲個(gè)體差異明顯，實(shí)際測(cè)量時(shí)，熱分析法的冷卻速率并不完全科學(xué)。 上述裝置和方法測(cè)定昆蟲范圍較窄，對(duì)蟲體要求較為苛刻，如蟲體個(gè)體要求大小適中，體壁 較薄才能輸出結(jié)果，即使達(dá)到了這些要求，測(cè)定的成功率也只有40% 50%左右，而且靈 敏度也不高，檢流計(jì)的指針讀數(shù)很難準(zhǔn)確掌握，裝置體積較大，對(duì)工作環(huán)境有一定要求，并 要使用交流電。 另一種裝置和對(duì)應(yīng)的方法是藉由熱敏電阻組合萬用電表來測(cè)定，通過對(duì)大量昆蟲 的過冷卻點(diǎn)和過冷卻曲線的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)該方法基本上克服了熱電偶法存在的各類缺陷和問 題。詳細(xì)裝置和方法可參考2000年37巻第4期《昆蟲知識(shí)》第236頁 238頁所載《一種 便攜式測(cè)定昆蟲過冷卻點(diǎn)的方法》。測(cè)定前要將被測(cè)昆蟲裝進(jìn)帶熱敏電阻的塑料吸頭內(nèi)，吸頭大小要依蟲體大小而定，并用脫脂棉塞住，以使蟲體與熱敏電阻充分接觸，測(cè)定時(shí)將試蟲 放入上述低溫環(huán)境，每隔5秒記錄一個(gè)數(shù)據(jù)，電阻值最后依據(jù)下列公式將各個(gè)電阻值換算 成溫度值。 T = B/ln(R/m)-273. 15。 然而，在應(yīng)用熱電偶與熱敏電阻的大量對(duì)比測(cè)定中發(fā)現(xiàn)，后者的靈敏度大大高于
前者，測(cè)定的溫度范圍一般只能在-30-301:，而有些蟲體過冷卻點(diǎn)小于-301:，該裝置無法
進(jìn)行；另外，該技術(shù)裝蟲用的裝置為塑料吸頭，其大小和形狀在低溫環(huán)境下會(huì)變化而影響蟲 體，從而使蟲體活動(dòng)而脫離電阻探頭，材料選擇不佳；還有，本裝置需要通過公式換算才能 得出蟲體過冷卻溫度，比較麻煩；再者，本裝置是利用化學(xué)物質(zhì)NaCl加冰在冰瓶中制定低 溫環(huán)境，并將一根一定粗細(xì)的玻璃管放進(jìn)制冷物中，以備放蟲，此后用保溫物將冰瓶蓋好備 用，在制作制冷物前應(yīng)對(duì)化學(xué)藥品進(jìn)行干燥，程序較為復(fù)雜；最后，本技術(shù)一次只能測(cè)定一 個(gè)昆蟲，無法多個(gè)昆蟲同時(shí)一次測(cè)定得出多個(gè)溫度值，批量昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)定無法同時(shí)進(jìn) 行。 本實(shí)用新型則提供一種新的昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置用以改善或解決上述問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種測(cè)量方便與準(zhǔn)確的昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量 裝置。本實(shí)用新型通過這樣的技術(shù)方案解決上述的技術(shù)問題 —種昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置，其包括用以保持低溫的超低溫冰箱、熱敏電阻器、用
以容納昆蟲的玻璃管，熱敏電阻器容納在玻璃管中，玻璃管收容在超低溫冰箱中，超低溫冰 箱、熱敏電阻器與玻璃管構(gòu)成溫度感應(yīng)模塊，昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置還包括用以將熱敏電 阻器的電阻值進(jìn)行轉(zhuǎn)換的阻值轉(zhuǎn)換模塊以及讀取經(jīng)過阻值轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)，熱敏電阻器的一端連接到阻值轉(zhuǎn)換模塊，阻值轉(zhuǎn)換模塊連接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)預(yù)存有熱敏電阻器的阻值與溫度的曲線圖。 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置具有若干溫度感應(yīng)模塊，這 些溫度感應(yīng)模塊同時(shí)連接到一個(gè)阻值轉(zhuǎn)換模塊。 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置具有若干溫度感應(yīng)模塊，每 一溫度感應(yīng)模塊連接到一個(gè)阻值轉(zhuǎn)換模塊。 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，玻璃管中設(shè)置填塞物，填塞物為脫脂棉，使得昆蟲蟲
體以rc每分鐘的降溫速度降溫。 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，阻值轉(zhuǎn)換模塊集成在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)通過連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，利用預(yù)存的
阻值-溫度曲線，可以快速并簡(jiǎn)單地測(cè)量出過冷卻點(diǎn)以及冰點(diǎn)，并且可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)昆
蟲的過冷卻點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型溫度_電阻值曲線繪制的測(cè)量裝置的架構(gòu)圖。 圖2是本實(shí)用新型昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。 本實(shí)用新型揭示的昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置在熱敏電阻結(jié)合萬用電表測(cè)定法的基
礎(chǔ)上，發(fā)展成為多路熱敏電阻結(jié)合電阻測(cè)定法，并使用超低溫冰箱與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成塊的
綜合方法，最后由計(jì)算機(jī)直接讀出多路溫度，可以一次同時(shí)測(cè)定多個(gè)昆蟲的過冷卻點(diǎn)。 本實(shí)用新型昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置需采用熱敏電阻器、維持低溫的超低溫冰箱、
玻璃管、阻值轉(zhuǎn)換模塊以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 作為準(zhǔn)備，需要提前進(jìn)行電阻_溫度曲線繪制。 請(qǐng)參圖l，帶木塞11的保溫瓶10，木塞11開兩個(gè)孔，一個(gè)孔中放一支溫度計(jì)13，
另一個(gè)孔中放帶有普通導(dǎo)線的熱敏電阻器12，本實(shí)施方式中，熱敏電阻器12為MF71型NTC
熱敏電阻器。將帶有熱敏電阻器12的導(dǎo)線與萬用電表14的電阻測(cè)量端連接。 先在保溫瓶10中放冰，然后逐漸多次加入FeCl3，每次加入量為2_5g，讓保溫瓶10
緩慢降溫，一邊讀溫度CC)，一邊記錄電阻值，最低可以測(cè)量到-55度下電阻的電阻值。然
后把保溫瓶10中的物質(zhì)倒出，加冰和水，然后緩慢加入熱水，同樣方法測(cè)定O度以上的電阻
值，直到測(cè)定到90度為止。 根據(jù)熱敏電阻器的溫度與電阻值的關(guān)系公式恭=^6^—^ 其中，RT-熱敏電阻在絕對(duì)溫度下得電阻值；R。_熱敏電阻在絕對(duì)溫度T。時(shí)得電阻 值；T。、T-介質(zhì)(環(huán)境)的起始溫度和變化后的溫度；B-熱敏電阻的材料常數(shù)。 測(cè)定前，只需要事先利用萬用電表測(cè)出不同溫度下熱敏電阻對(duì)應(yīng)的電阻值，作出 溫度_電阻值的對(duì)應(yīng)曲線，再記錄下接觸蟲體在低溫環(huán)境( 一般用低溫冰箱或碎冰加鹽的 方法制冷)下的電阻值變化情況，測(cè)定過程中，電阻值會(huì)持續(xù)上升，到達(dá)過冷卻點(diǎn)時(shí)突然回 跳，并在下降到一定阻值(冰點(diǎn)對(duì)應(yīng)阻值)時(shí)，不在下降，重新回復(fù)上升，記錄下兩次跳躍時(shí) 對(duì)應(yīng)的電阻值，就可以直接從曲線中讀出對(duì)應(yīng)過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)。也就是說，如果檢測(cè)到電阻 值的兩次跳躍，則跳躍點(diǎn)對(duì)應(yīng)的分別是過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)。 降溫的過程，除了使用FeCl3之外，還可以使用其他化學(xué)物質(zhì)，如NaCl、 NaOH、 K2C03、 CuCly無水乙醇、ZnCl2等。 有了電阻值-溫度的曲線之后，將該曲線輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。 請(qǐng)參圖2，為本實(shí)用新型昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置20的系統(tǒng)架構(gòu)圖。本實(shí)用新型昆
蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置20包括溫度感應(yīng)模塊、阻值轉(zhuǎn)換模塊25以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)26。特別地，
溫度感應(yīng)模塊包括維持低溫的超低溫冰箱21、玻璃管22、熱敏電阻器23以及填塞物24。優(yōu)
選地，填塞物24為脫脂棉。在熱敏電阻器和昆蟲蟲體接觸后在在外面包裹脫脂棉，是為了
讓蟲體盡可能以1°C /min的降溫速度降溫。另外，此處所述的冰箱，不限于傳統(tǒng)意義上的冰
箱，而是任何具有維持低溫狀態(tài)的，特別是維持超低溫功能的容器。 玻璃管22中放置昆蟲30與熱敏電阻器23，為使昆蟲30與熱敏電阻器23緊密貼 合，在玻璃管22中添加填塞物24，熱敏電阻器23的一端露出玻璃管22外，放置了昆蟲30、 熱敏電阻器23、填塞物24的玻璃管22放置在超低溫冰箱21中，熱敏電阻器23的一端穿過 超低溫冰箱21并連接到阻值轉(zhuǎn)換模塊25，阻值轉(zhuǎn)換模塊25連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)26[0033] 調(diào)節(jié)超低溫冰箱21維持的溫度，熱敏電阻器23的電阻值發(fā)生變化，電阻值會(huì)傳送 至阻值轉(zhuǎn)換器25，阻值轉(zhuǎn)換器25將電阻值轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)26可識(shí)別的數(shù)據(jù)后傳遞給計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)26。 按照前述，隨著溫度的變化，電阻值會(huì)出現(xiàn)兩次跳躍，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)26將會(huì)從阻值 轉(zhuǎn)換模塊25得到兩次跳躍的情況，即如果傳遞過來的數(shù)據(jù)突然改變趨勢(shì)，即一直上升的 過程中出現(xiàn)的下降，或一直下降過程中出現(xiàn)的上升，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)26會(huì)實(shí)時(shí)記錄此時(shí)的電阻 值，并根據(jù)該電阻值從存儲(chǔ)器中預(yù)存的電阻值-溫度的曲線中檢索到電阻值對(duì)應(yīng)的溫度 點(diǎn)，即過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)，并將過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)顯示出來，顯示的方式可以直接顯示在計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)的顯示屏上，可以顯示在其他輸出設(shè)備上，如打印機(jī)等。 另外，優(yōu)選地，若要同時(shí)測(cè)量多個(gè)昆蟲的過冷卻點(diǎn)，如8個(gè)昆蟲的過冷卻點(diǎn)，可增
加對(duì)應(yīng)數(shù)量的溫度感應(yīng)模塊，每個(gè)模塊的設(shè)置相同，這些模塊可同時(shí)連接到一個(gè)阻值轉(zhuǎn)換
模塊后再連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也可以分別連接到8個(gè)阻值轉(zhuǎn)換模塊上，然后每個(gè)阻值轉(zhuǎn)換
模塊連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。阻值轉(zhuǎn)換模塊也可以采用集成在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)的形式。 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)
施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變
化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置，其包括超低溫冰箱、熱敏電阻器、用以容納昆蟲的玻璃管，熱敏電阻器容納在玻璃管中，玻璃管收容在超低溫冰箱中，超低溫冰箱、熱敏電阻器與玻璃管構(gòu)成溫度感應(yīng)模塊，其特征在于昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置還包括用以將熱敏電阻器的電阻值進(jìn)行轉(zhuǎn)換的阻值轉(zhuǎn)換模塊以及讀取經(jīng)過阻值轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，熱敏電阻器的一端連接到阻值轉(zhuǎn)換模塊，阻值轉(zhuǎn)換模塊連接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)預(yù)存有熱敏電阻器的阻值與溫度的曲線圖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置，其特征在于昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝 置具有若干溫度感應(yīng)模塊，這些溫度感應(yīng)模塊同時(shí)連接到一個(gè)阻值轉(zhuǎn)換模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置，其特征在于昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝 置具有若干溫度感應(yīng)模塊，每一溫度感應(yīng)模塊連接到一個(gè)阻值轉(zhuǎn)換模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置，其特征在于玻璃管中設(shè)置填塞物，填塞物為脫脂棉，使得昆蟲蟲體以rc每分鐘的降溫速度降溫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置，其特征在于阻值轉(zhuǎn)換模塊集成在 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之內(nèi)。
專利摘要一種昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置，其包括超低溫冰箱、熱敏電阻器、用以容納昆蟲的玻璃管，熱敏電阻器容納在玻璃管中，玻璃管收容在超低溫冰箱中，超低溫冰箱、熱敏電阻器與玻璃管構(gòu)成溫度感應(yīng)模塊，昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)量裝置還包括用以將熱敏電阻器的電阻值進(jìn)行轉(zhuǎn)換的阻值轉(zhuǎn)換模塊以及讀取經(jīng)過阻值轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，熱敏電阻器的一端連接到阻值轉(zhuǎn)換模塊，阻值轉(zhuǎn)換模塊連接至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)預(yù)存有熱敏電阻器的阻值與溫度的曲線圖。
文檔編號(hào)A01K67/033GK201435922SQ20092007618
公開日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者徐穎, 王鳳, 鞠瑞亭 申請(qǐng)人:上海市園林科學(xué)研究所