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申请/专利权人：中国农业科学院农业信息研究所

摘要：本发明公开了一种苹果蠧蛾虫害预警装置，包括：竖向设置的第一支臂；与所述第一支臂端部连接的横向设置的第二支臂；与所述第二支臂端部连接的报警器；以及与所述报警器底部结合固定的2，4‑癸二烯酸乙酯传感器；其中，所述报警器与2，4‑癸二烯酸乙酯传感器电连接。本发明采用质量型化学传感器检测果树释放的2，4‑癸二烯酸乙酯，所制备的检测装置具有灵敏度高和响应速度快的优点，适用于果树释放的2，4‑癸二烯酸乙酯的实时、快速和准确检测。

主权项：一种苹果蠧蛾虫害预警装置，其特征在于，包括：竖向设置的第一支臂；与所述第一支臂端部连接的横向设置的第二支臂；与所述第二支臂端部连接的报警器；以及与所述报警器底部结合固定的2，4‑癸二烯酸乙酯传感器；其中，所述报警器与2，4‑癸二烯酸乙酯传感器电连接。

全文数据：一种苹果蠹蛾虫害预警装置技术领域[0001]本发明涉及农业信息技术领域。更具体地，涉及一种苹果蠹蛾虫害预警装置。背景技术[0002]苹果蠢蛾，广泛分布于世界6大洲几乎所有的苹果产区，是世界上仁果类果树的毁灭性蛀果害虫。该虫以幼虫蛀食苹果、梨、杏、桃、无花果等的果实，造成大量虫害果，并导致果实成熟前脱落和腐烂，蛀果率普遍在5〇%以上，严重的可达70%-100%，严重影响了国内外果业安全。在我国，苹果蠹蛾已广泛适生于新疆、甘肃、内蒙古、宁夏、陕西、山西、河北、北京、天津、山东、辽宁等省区和云南、贵州、四川的高海拔地区。[0003]目前，我国苹果蠹蛾的监测预警主要依靠人工观察，在寄主作物种植区以及传播高风险地区布设监测网点，在疫情的重发区和传入高风险区组织农技人员深入果园调查虫害情况。人工观察方法通常在疫情严重发生后开展工作，耗时耗力，不能有效对苹果蠹蛾进行预警。[0004]因此，本发明提供了一种苹果蠹蛾虫害预警装置，至少解决上述之一的问题。发明内容[0005]本发明的一个目的在于提供一种2,4-癸二烯酸乙酯传感器。该传感器对2,4-癸二烯酸乙酯的检测灵敏度高、响应速度快。[0006]本发明的第二个目的在于提供一种苹果蠹蛾虫害预警装置。该装置通过敏度高、快速、准确的化学传感器来实现对果园中苹果蠹蛾虫害的实时监测与预警，相比于人工肉眼观测苹果蠹蛾虫害具有科学性和可靠性。[0007]本发明的第三个目的在于提供一种苹果蠹蛾虫害预警装置的应用。[0008]为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：[0009]一种2，4-癸二烯酸乙酯传感器，包括:石英晶体微天平、形成于所述石英晶体微天平表面的敏感层、以及与所述石英晶体微天平电连接的信号处理电路。其中，所述敏感层用于吸附气体2,4_癸二烯酸乙酯;所述石英晶体微天平用于测量敏感层的质量变化，从而改变谐振频率;所述信号处理电路用于检测石英晶体微天平的频率变化，以及为石英晶体微天平的输出信号进行校准和转换。[0010]优选地，所述敏感层的材料为聚桂氧烧和碳纳米材料复合材料，其中聚娃氧烧属于氢键酸性聚合物，利用双重氢键的作用促使2,4-癸二烯酸乙酯的吸附，从而使石英晶体微天平传感器具有更大的灵敏度;碳纳米材料的快速电子传输特性进一步提高传感器的响应速度。[0011]优选地，所述碳纳米材料为石墨烯或单壁碳纳米管。[0012]优选地，所述石英晶体微天平的基始频率为8MHz。[0013]优选地，所述石英晶体微天平的电极为金电极。[0014]优选地，所述信号处理电路包括信号检测模块、自校准模块和AD转换模块;所述1目号检测模块用于检测所述石英晶体微天平的频率变化;所述自校准模块用于将所述石英晶体微天平的输出信号进行校准;所述AD转换模块用于将所述自校准模块校准后的输出信号转换为数字信号。[0015]为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：[0016]一种苹果蠹蛾虫害预警装置，包括：[0017]竖向设置的第一支臂；[0018]与所述第一支臂端部连接的横向设置的第二支臂；[0019]与所述第二支臂端部连接的报警器;以及[0020]与所述报警器底部结合固定的2，4-癸二烯酸乙酯传感器;其中，[0021]所述报警器与2,4-癸二烯酸乙酯传感器电连接。[0022]在昆虫与植物长期协同进化的过程中，植食性昆虫利用寄主植物气味挥发物进行寻找寄主、交配通讯和选择产卵场所等行为活动，寄主植物的挥发性信号是昆虫行为通讯的必需媒介，苹果蠹蛾的各种行为活动都与植物挥发性气味密切相关。2，4_癸二烯酸乙酯梨酯是果树尤其是苹果树挥发化合物中对苹果蠹蛾引诱效果最好的主要化合物，同时也是目前商业化的苹果蠹蛾利它素。2,4_癸二烯酸乙酯对苹果蠹蛾的幼虫、雌雄个体都具有强烈的引诱作用。因此，通过监测果树周围2，4-癸二烯酸乙酯的浓度，可以对苹果蠹蛾虫害预警提供参考依据，为苹果蠹蛾防治工作争取有利时机。本发明提出的苹果蠹蛾虫害预警装置，是通过化学传感器实时监测果树释放的诱导苹果蠹蛾虫害的2,4-癸二稀酸乙酯的浓度，通过检测2,4-癸二烯酸乙酯浓度的变化为果树苹果蠹蛾虫害预警和防治工作提供可靠依据。[0023]优选地，所述第一支臂包括逐级内嵌的中空伸缩竖管以及直径与所述中空伸缩竖管头部相适应的弹力卷曲层;所述中空伸缩竖管的数量至少为5个。[0024]优选地，所述第二支臂包括逐级内嵌的中空伸缩横管以及直径与所述中空伸缩横管头部相适应的弹力卷曲层;所述中空伸缩横管的数量至少为3个。[0025]优选地，所述第一支臂的材料为塑料或不锈钢。[0026]优选地，所述第二支臂的材料为塑料或不锈钢。[0027]优选地，所述第一支臂和第二支臂通过连接部件连接，所述连接部件可以从水平方向向下旋转〇〜90度。[0028]优选地，所述报警器和第二支臂通过连接线连接。[0029]优选地，所述报警器和2，4-癸二烯酸乙酯传感器结合固定的方式为焊接。[0030]优选地，所述报警器和2,4_癸二烯酸乙酯传感器通过导线电连接。[0031]优选地，所述报警器包括数字电路和与数字电路电连接的蜂鸣器;其中，所述数字电路与所述信号处理电路电连接，用于接收和处理2,4_癸二烯酸乙酯传感器中信号处理电路的输出信号，并将该信号传给蜂鸣器;所述蜂鸣器用于接收数字电路的信号，并根据预先设定的报警界限值进行报警。[0032]为达到上述第三个目的，本发明采用下述技术方案：[0033]一种苹果蠹蛾虫害预警装置的应用，用于检测0•01〜5mgL浓度范围的2，4-癸二烯酸乙酯。[0034]优选地，所述苹果蠹蛾虫害预警装置的响应时间小于500s，频差变化与氨气浓度呈线性关系，相关系数为0.9994。[0035]优选地，当2，4-癸二烯酸乙酯传感器的输出信号超出0.2mgL时立即触动蜂鸣器进行报警，蜂鸣器5秒钟发生一下报警声。[0036]优选地，当2，4_癸二烯酸乙酯传感器的输出信号超出2mgL时触动蜂鸣器进行报警，蜂鸣器1秒钟发生一下报警声。[0037]优选地，所述苹果蠢蛾虫害预警装置用于检测2,4-癸二烯酸乙酯的具体操作方法包括如下步骤：[0038]S1、将苹果蠹蛾虫害预警装置放置于待测果园中，根据待测果树高度和宽度分别调节第一支臂和第二支臂，使得调节后苹果蠹蛾虫害预警装置的2,4_癸二烯酸乙酯传感器位于果树的正上方位置；[0039]S2、启动电源，2,4-癸二烯酸乙酯传感器实时检测果树所释放的2,4-癸二烯酸乙酯，2,4_癸二烯酸乙酯与位于石英晶体微天平电极上的敏感层接触后，敏感层的质量变化，使得石英晶体微天平的谐振频率发生变化;信号处理电路检测石英晶体微天平的频率变化情况，并对石英晶体微天平的输出信号进行校准和转换;蜂鸣器接收数字电路的信号，根据预先设定的报警界限值进行报警:当2,4_癸二烯酸乙酯传感器的输出信号超出〇.2mgL时蜂鸣器5秒钟发生一下报警声，当2,4-癸二烯酸乙酯传感器的输出信号超出2mgL时蜂鸣器1秒钟发生一下报警声。[0040]本发明提出的苹果蠢蛾虫害预警装置采用质量型化学传感器来实时监测果树所释放的2,4_癸二烯酸乙酯的浓度，采用石英晶体微天平器件，该传感器的基本工作原理是：2,4_癸二烯酸乙酯与石英晶体微天平上的敏感薄膜接触后，由于敏感膜的特异性吸附引起石英晶体微天平谐振器的质量发生改变，从而导致谐振器谐振频率的变化，通过检测石英晶体微天平的频率变化来确定2，4-癸二烯酸乙酯的浓度。[0041]本发明的有益效果如下：[0042]1本发明采用化学传感器来实现对果园中苹果蠹蛾虫害的实时监测与预警，化学传感器具有灵敏度高、快速、准确等优点，相比于目前人工肉眼观测苹果蠹蛾虫害具有科学性和可靠性。[0043]2本发明采用质量型化学传感器检测果树释放的2,4_癸二烯酸乙酯，通过在石英晶体微天平上制备对2,4-癸二烯酸乙酯具有特异性吸附的聚硅氧烷碳纳米材料复合薄膜，利用复合材料的协同效应增强化学传感器对2，4-癸二烯酸乙酯的灵敏度和响应速度，所制备的检测装置具有灵敏度高和响应速度快的优点，适用于果树释放的2,4_癸二烯酸乙酯的实时、快速和准确检测。[0044]3本发明进一步通过调节第一支臂和第二支臂的臂长，可实现2,4-癸二烯酸乙酯传感器对果树的任意位置的检测，具有一定的实用性。附图说明[0045]下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。[0046]图1示出本发明苹果蠹蛾虫害预警装置的示意图，其中：101-连接部件、1〇2-第二支臂、103-连接线、104-报警器、1〇5_2,4_癸二烯酸乙酯传感器、106-第一支臂。[0047]图2示出本发明苹果蠢蛾虫害预警装置的第一支臂结构示意图，其中：201-第一中空竖管、2〇2-第二中空竖管、2〇3-第三中空竖管、2〇4-第四中空竖管、205-第五中空竖管、2〇6_第一弹力卷曲层。[0048]图3示出本发明苹果蠹蛾虫害预警装置的第二支臂结构示意图，其中：301_第一中空横管、302-第二中空横管、3〇3_第三中空横管、3〇4_第二弹力卷曲层。[0049]图4示出本发明2,4-癸二烯酸乙酯传感器结构示意图，其中：4〇i-石英晶体微天平，402-敏感层，403-信号检测电路，404-导线。具体实施方式[0050]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。[0051]在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“顶端”、“底端”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0052]为解决现有技术中苹果蠹蛾的监测预警主要依靠人工观察，耗时耗力，不能有效对苹果蠢蛾进行预警等问题，本发明提出了一种苹果蠹蛾虫害预警装置，一方面通过敏度高、快速、准确的化学传感器来实现对果园中苹果蠹蛾虫害的实时监测与预警，相比于人工肉眼观测苹果蠢蛾虫害具有科学性和可靠性;另一方面结构简单、安装方便，便于大规模推广使用。[0053]具体地，结合图1〜4,本发明提供一种苹果蠢蛾虫害预警装置，包括:竖向设置的第一支臂106;与所述第一支臂端部连接的横向设置的第二支臂102;与所述第二支臂端部连接的报警器104;以及与所述报警器底部结合固定的2,4_癸二烯酸乙酯传感器105;其中，所述报警器104与2,4_癸二烯酸乙酯传感器105电连接。因苹果树中2,4_癸二烯酸乙酯梨酯）是对苹果蠹蛾引诱效果最好的主要化合物，本发明中采用2,4-癸二烯酸乙酯传感器与报警器结合使用，通过化学传感器实时监测果树释放的诱导苹果蠹蛾虫害的2,4_癸二烯酸乙酯的浓度，通过报警器发出报警信号，检测迅速准确、警报及时，相比于目前人工肉眼观测苹果蠹蛾虫害具有科学性和可靠性。[0054]为便于调整报警器和传感器的位置，实现对果树的任意位置的检测，所述第一支臂106包括逐级内嵌的中空伸缩竖管以及直径与所述中空伸缩竖管头部相适应的弹力卷曲层;所述中空伸缩竖管的数量至少为5个。[0055]进一步地，所述第二支臂102包括逐级内嵌的中空伸缩横管以及直径与所述中空伸缩横管头部相适应的弹力卷曲层;所述中空伸缩横管的数量至少为3个。[0056]作为优选的实施方式，结合图2〜图3所示，第一支臂106包括逐级内嵌的五个中空伸缩竖管以及直径与所述中空伸缩竖管头部相适应的第一弹力卷曲层2〇6。其中第一中空竖管201为直径5cm、长度70cm的中空塑料管;第二中空竖管202为直径4.5cm、长度65〇n中空塑料管，第三中空竖管203为直径4cm、长度60cm中空塑料管，第四中空竖管204为直径3.5cm、长度55cm中空塑料管，第五中空竖管205为直径3cm、长度50cm中空塑料管。[0057]第二支臂102包括逐级内嵌的三个中空伸缩横管以及直径与所述中空伸缩横管头部相适应的第二弹力卷曲层3〇4。其中第一中空横管301为直径5cm、长度50cm中空塑料管，第二中空横管302为直径4.5cm、长度55cm中空塑料管，第三中空横管303为直径4cm、长度60cm中空塑料管。[0058]图2和图3中所示的第一支臂包括五个中空伸缩竖管，第二支臂包括三个中空伸缩横管，第一支臂和第二支臂的材料均为塑料，本领域技术人员可以理解的是，所述第一支臂、第二支臂的数目还可以为六个、八个等，所述第一支臂和第二支臂的材料还可以为不锈钢等，所述第一支臂和第二支臂的数目、结构和材料并非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。[0059]为使得苹果蠹蛾虫害预警装置便于调整角度，所述第一支臂1〇6和第二支臂102通过连接部件101连接，所述第一支臂106和第二支臂102可通过该连接部件101从水平方向向下旋转〇〜90度，不仅进一步全面实现对果树的任意位置的检测，而且在不使用装置时，可将第一支臂和第二支臂折叠，便于节省空间。[0060]作为优选的连接方式，所述报警器104和第二支臂102通过连接线103连接。进一步地，所述报警器104和2,4-癸二烯酸乙酯传感器105结合固定的方式为焊接。进一步地，所述报警器104和2,4-癸二烯酸乙酯传感器1〇5通过导线电连接。[0061]本发明还提供了一种2,4-癸二烯酸乙酯传感器，如图4所示，包括:石英晶体微天平401、形成于所述石英晶体微天平表面的敏感层402、以及与所述石英晶体微天平电连接的信号处理电路403。其中，所述敏感层402用于吸附气体2,4_癸二烯酸乙酯;所述石英晶体微天平401用于测量敏感层402的质量变化，从而改变谐振频率;所述信号处理电路403用于检测石英晶体微天平401的频率变化，以及为石英晶体微天平401的输出信号进行校准和转换。[0062]进一步地，所述石英晶体微天平401和所述信号处理电路403通过导线404电连接。[0063]为使石英晶体微天平传感器具有更大的灵敏度，所述敏感层的材料为聚硅氧烷和碳纳米材料复合材料，其中聚硅氧烷属于氢键酸性聚合物，利用双重氢键的作用促使2,4_癸二烯酸乙酯的吸附;碳纳米材料的快速电子传输特性进一步提高传感器的响应速度。[0064]进一步地，所述碳纳米材料为石墨烯或单壁碳纳米管。[0065]此外，所述石英晶体微天平的基始频率为8MHZ、电极为金电极。[0066]作为优选的实施方式，所述信号处理电路403包括信号检测模块、自校准模块和AD转换模块;所述信号检测模块用于检测所述石英晶体微天平的频率变化;所述自校准模块用于将所述石英晶体微天平的输出信号进行校准;所述AD转换模块用于将所述自校准模块校准后的输出信号转换为数字信号。[0067]此外，所述报警器104包括数字电路和与数字电路电连接的蜂鸣器;其中，所述数字电路与所述信号处理电路电连接，用于接收和处理2,4_癸二烯酸乙酯传感器中信号处理电路的输出信号，并将该信号传给蜂鸣器;所述蜂鸣器用于接收数字电路的信号，并根据预先设定的报警界限值进行报警。[0068]本发明还提供了一种苹果蠢蛾虫害预警装置的应用，用于检测0.01〜5mgL浓度范围的2,4-癸二烯酸乙酯。[0069]其中，所述苹果蠢蛾虫害预警装置的响应时间小于500s，频差变化与氨气浓度呈线性关系，相关系数为0.9994。L」作为优选的头施万式，当2,4-癸二烯酸乙酯传感器的输出信号超出〇.2mgL时立即触动蜂鸣器进行报警，蜂鸣器5秒钟发生一下报警声。_1]作为另-种优麵实施方式，当2,4—癸二鎌乙目旨碰働输出信号超出2mgL时触动蜂鸣器进行报警，蜂鸣器1秒钟发生一下报警声。[0072]进一步地，所述苹果蠹蛾虫害预警装置用于检测2,4-癸二烯酸乙酯的具体操作方法包括如下步骤：[0073]S1、将苹果蠹蛾虫害预警装置放置于待测果园中，根据待测果树高度和宽度分别调节第一支臂和第二支臂，使得调节后苹果蠢蛾虫害预警装置的2,4-癸二烯酸乙酯传感器位于果树的正上方位置；[0074]S2、启动电源，2,4-癸二烯酸乙酯传感器实时检测果树所释放的2,4_癸二烯酸乙酯，2,4_癸二烯酸乙酯与位于石英晶体微天平电极上的敏感层接触后，敏感层的质量变化，使得石英晶体微天平的谐振频率发生变化;信号处理电路检测石英晶体微天平的频率变化情况，并对石英晶体微天平的输出信号进行校准和转换;蜂鸣器接收数字电路的信号，根据预先设定的报警界限值进行报警：当2,4_癸二烯酸乙酯传感器的输出信号超出0.2mgL时蜂鸣器5秒钟发生一下报警声，当2,4_癸二炼酸乙醋传感器的输出信号超出2mgL时蜂鸣器1秒钟发生一下报警声。[0075]与现有技术人工肉眼观测苹果蠹蛾虫害相比，本发明的装置采用化学传感器来实现对果园中苹果蠹蛾虫害的实时监测与预警，化学传感器具有灵敏度高、快速、准确等优点，且进一步通过调节第一支臂和第二支臂的臂长、以及二者之间的角度，可实现2,4_癸二烯酸乙酯传感器对果树的任意位置的检测。[0076]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

权利要求：1.一种苹果蠹蛾虫害预警装置，其特征在于，包括：竖向设置的第一支臂；与所述第一支臂端部连接的横向设置的第二支臂；与所述第二支臂端部连接的报警器;以及与所述报警器底部结合固定的2,4-癸二烯酸乙酯传感器;其中，所述报警器与2，4-癸二烯酸乙酯传感器电连接。2.根据权利要求1所述的苹果蠹蛾虫害预警装置，其特征在于，所述第一支臂包括逐级内嵌的中空伸缩竖管以及直径与所述中空伸缩竖管头部相适应的弹力卷曲层;所述中空伸缩竖管的数量至少为5个。3.根据权利要求1所述的苹果蠹蛾虫害预警装置，其特征在于，所述第二支臂包括逐级内嵌的中空伸缩横管以及直径与所述中空伸缩横管头部相适应的弹力卷曲层;所述中空伸缩横管的数量至少为3个。4.根据权利要求1所述的苹果蠹蛾虫害预警装置，其特征在于，所述第一支臂的材料为塑料或不锈钢;优选地，所述第二支臂的材料为塑料或不锈钢。5.根据权利要求1所述的苹果蠹蛾虫害预警装置，其特征在于，所述第一支臂和所述第二支臂通过连接部件连接，所述第一支臂和所述第二支臂通过所述连接部件从水平方向向下旋转〇〜90度;优选地，所述报警器和第二支臂通过连接线连接;优选地，所述报警器和2，4-癸二烯酸乙酯传感器结合固定的方式为焊接;优选地，所述报警器和2,4_癸二烯酸乙酯传感器通过导线电连接。6.根据权利要求1所述的苹果蠢蛾虫害预警装置，其特征在于，所述报警器包括数字电路和与数字电路电连接的蜂鸣器。7.根据权利要求1所述的苹果蠹蛾虫害预警装置，其特征在于，所述2,4_癸二烯酸乙酯传感器包括:石英晶体微天平、形成于所述石英晶体微天平表面的敏感层、以及与所述石英晶体微天平电连接的信号处理电路。8.—种2,4-癸二烯酸乙酯传感器，其特征在于，包括:石英晶体微天平、形成于所述石英晶体微天平表面的敏感层、以及与所述石英晶体微天平电连接的信号处理电路。9.根据权利要求8所述的2,4_癸二烯酸乙酯传感器，其特征在于，所述敏感层的材料为聚硅氧烷和碳纳米材料复合材料;优选地，所述碳纳米材料为石墨烯或单壁碳纳米管;优选地，所述石英晶体微天平的基始频率为8MHz;优选地，所述石英晶体微天平的电极为金电极;优选地，所述信号处理电路包括信号检测模块、自校准模块和AD转换模块;所述信号检测模块用于检测所述石英晶体微天平的频率变化;所述自校准模块用于将所述石英晶体微天平的输出信号进行校准;所述AD转换模块用于将所述自校准模块校准后的输出信号转换为数字信号。10.—种苹果蠹蛾虫害预警装置在检测0.01〜5mgL浓度范围的2,4_癸二烯酸乙酯的应用。

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