SI-111紅外冠層溫度計安裝高度規(guī)范｜小麥/玉米/果蔬標準化指南
一、為什么安裝高度決定測量精度？
1.1 視場角與光斑直徑
SI-111 是農(nóng)業(yè)科研中應用廣泛的 8–14 μm 紅外測溫傳感器，具備 22° 圓形半視場角，測量精度 ±0.2℃（-20~65℃），常用于作物水分脅迫、冠層能量平衡、表型監(jiān)測等試驗。
光斑直徑計算公式（Apogee 原廠定義）：
D = 2 × h × tan(22°) ≈ 0.81 × h
其中：D = 光斑直徑（m），h = 傳感器鏡頭至作物冠層頂部的垂直距離（m）
| 垂直距離 h | 光斑直徑 D | 適用場景 |
|---|---|---|
| 0.8 m | 0.65 m | 低矮果蔬下限 |
| 1.0 m | 0.81 m | 小麥苗期 |
| 1.2 m | 0.97 m | 小麥灌漿期下限 |
| 1.5 m | 1.22 m | 小麥灌漿期中值 |
| 1.8 m | 1.46 m | 玉米苗期 / 小麥灌漿期上限 |
| 2.5 m | 2.03 m | 玉米灌漿期 |
1.2 合格判定紅線
Apogee 官方手冊要求：觀測光斑內(nèi)作物冠層占比 ≥ 90%，裸露土壤、行間空隙占比 ≤ 10%。傾斜俯角會大幅拉長視場橢圓，同等高度下土壤混入風險顯著上升，因此傾斜安裝需同步抬高整體高度。
1.3 常用安裝配件
原廠 AM-210 可調支架：支持俯角 0°–90° 精細調節(jié)
配套輻射防護罩：防止太陽直射加熱傳感器外殼
操作注意：測量時需摘除鏡頭綠色保護蓋
二、分作物安裝高度標準
2.1 低矮果蔬（葉菜、草莓、茄果類，冠層高度 0.2–0.6 m）
垂直向下 0°（科研常用方案）
| 參數(shù) | 數(shù)值 | 說明 |
|---|---|---|
| 鏡頭距冠層垂直高度 | 0.8–1.2 m | 科研標準區(qū)間 |
| 下限 0.8 m | 光斑 ≈ 0.65 m | 覆蓋多株植株，避免單點葉片代表性不足 |
| 上限 1.2 m | 光斑 ≈ 0.97 m | 防止行間裸土大量進入視場 |
45° 俯角（溫室 / 大棚常用）
傳感器離地總高度 ≥ 1.8 m
傾角放大觀測面積，需抬高安裝高度以降低土壤干擾
不宜采用的方案
| 場景 | 風險 |
|---|---|
| 鏡頭距冠層 < 0.6 m | 僅測單葉，群體代表性缺失 |
| 垂直距離 > 1.5 m | 裸土占比超標，溫度偏低失真 |
2.2 小麥（分蘗期–灌漿成熟期，株高 0.3–1.0 m）
垂直向下 0°
| 生育期 | 株高 | 鏡頭距冠層高度 | 光斑直徑 | 關鍵提醒 |
|---|---|---|---|---|
| 苗期 / 分蘗期 | 0.3–0.5 m | 1.0–1.5 m | 0.81–1.22 m | 覆蓋多株 |
| 拔節(jié) / 灌漿期 | 0.7–1.0 m | 1.2–1.8 m | 0.97–1.46 m | 最低不可低于 1.2 m |
45° 俯角大田觀測
灌漿期傳感器離地總高度 ≥ 2.8 m
不宜采用的情況
60° 大傾角不建議用于小麥冠層監(jiān)測，視場面積為垂直安裝 5 倍以上，土壤干擾難以消除。
2.3 玉米（苗期–完熟期，株高 0.5–2.8 m）
垂直向下 0°
| 生育期 | 株高 | 鏡頭距冠層高度 | 光斑直徑 | 關鍵提醒 |
|---|---|---|---|---|
| 苗期 | 0.5–1.2 m | 1.2–1.8 m | 0.97–1.46 m | 行距寬，高度不足會捕捉兩行中間裸土 |
| 大喇叭口 / 灌漿期 | 1.8–2.8 m | 1.8–2.5 m | 1.46–2.03 m | 高度不足造成冠層溫度系統(tǒng)性偏低 |
45° 俯角長期監(jiān)測
灌漿期傳感器離地總高度 ≥ 4.0 m
高度上限紅線
鏡頭至冠層垂直距離不宜超過 3 m，光斑過大、地塊異質性干擾顯著升高。
三、傾角選擇實操參考
| 傾角 | 適用場景 | 特點 | 注意事項 |
|---|---|---|---|
| 0° 垂直向下 | 所有作物精準試驗 | 光斑為標準圓形，視場可控、計算簡單、土壤混入較少 | 需精確對準冠層中心 |
| 45° 俯角 | 大面積普查、大田固定觀測塔 | 安裝便捷，可覆蓋更大冠層區(qū)域 | 需按標準抬高整體高度，安裝后需目視核驗光斑 |
| 60° 及以上 | 僅均勻密閉草場 | 視場極大 | 小麥、玉米、果蔬不建議采用，土壤干擾難以消除 |
四、安裝后核驗清單
確定作物類型與生育期
根據(jù)小麥/玉米/果蔬的當前株高，對照上表選擇對應的安裝高度區(qū)間。
計算光斑直徑
使用公式 D = 0.81 × h 核算光斑尺寸，確保覆蓋多株且裸土占比 < 10%。
安裝支架
使用 AM-210 可調支架固定傳感器，優(yōu)先采用垂直 0° 向下方案。若使用 45° 俯角，同步抬高離地總高度至對應標準。
目視核驗
安裝后目視觀測傳感器投射光斑范圍，保證 90% 以上為作物冠層，不包含壟溝、裸土、支架陰影。
摘除保護蓋
測量前需摘除鏡頭綠色保護蓋，否則無法獲取真實紅外輻射信號。
在線精確核算（可選）
使用 Apogee 官網(wǎng) FOV 計算器精確核算光斑尺寸
五、日常維護與校準周期
5.1 鏡頭清潔（直接影響測溫精度）
| 污染類型 | 清潔方法 | 不宜使用的物品 |
|---|---|---|
| 鹽漬（沿海 / 鹽堿地） | 白醋稀釋后輕輕擦拭 | 酒精、丙酮 |
| 粉塵 / 露水 | 去離子水 + 無塵棉簽輕擦 | 硬質材料刮擦濾光片 |
| 頑固污漬 | 聯(lián)系原廠或授權服務商處理 | 自行拆卸傳感器 |
5.2 校準周期
Apogee 原廠建議 每 2 年返廠校準一次。長期野外連續(xù)監(jiān)測不宜省略，校準漂移會直接導致水分脅迫指數(shù)（CWSI）計算偏差。
六、常見問題 FAQ
| 型號 | 半視場角 | 適用場景 |
|---|---|---|
| SI-111 | 22° | 通用型，大田作物標準選擇 |
| SI-121 | 18° | 窄視場，行距較寬作物 |
| SI-131 | 14° | 超窄視場，精準單株 / 表型監(jiān)測 |
視場角越小，同等高度下光斑越小，對安裝高度的容錯率越高，但覆蓋群體代表性下降。
七、現(xiàn)場速查表
| 作物類型 | 生育期 | 株高范圍 | 垂直 0°：鏡頭至冠層高度 | 45° 俯角：離地總高度 | 不宜采用的情況 |
|---|---|---|---|---|---|
| 低矮果蔬（葉菜/草莓） | 全生育期 | 0.2–0.6 m | 0.8–1.2 m | ≥ 1.8 m | < 0.6 m（單葉代表） |
| 小麥 | 苗期/分蘗期 | 0.3–0.5 m | 1.0–1.5 m | — | — |
| 小麥 | 拔節(jié)/灌漿期 | 0.7–1.0 m | 1.2–1.8 m | ≥ 2.8 m | < 1.2 m（裸土混入） |
| 玉米 | 苗期 | 0.5–1.2 m | 1.2–1.8 m | — | — |
| 玉米 | 大喇叭口/灌漿期 | 1.8–2.8 m | 1.8–2.5 m | ≥ 4.0 m | > 3.0 m（異質性干擾） |
