SI-111紅外冠層溫度計(jì)安裝高度規(guī)范｜小麥/玉米/果蔬標(biāo)準(zhǔn)化指南
一、為什么安裝高度決定測(cè)量精度？
1.1 視場(chǎng)角與光斑直徑
SI-111 是農(nóng)業(yè)科研中應(yīng)用廣泛的 8–14 μm 紅外測(cè)溫傳感器，具備 22° 圓形半視場(chǎng)角，測(cè)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(cè)等試驗(yàn)。
光斑直徑計(jì)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(chǎng)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(cè)要求：觀測(cè)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(huì)大幅拉長視場(chǎng)橢圓，同等高度下土壤混入風(fēng)險(xiǎn)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(diào)支架：支持俯角 0°–90° 精細(xì)調(diào)節(jié)
配套輻射防護(hù)罩：防止太陽直射加熱傳感器外殼
操作注意：測(cè)量時(shí)需摘除鏡頭綠色保護(hù)蓋
![SI-111操作說明]( "SI-111操作說明")
二、分作物安裝高度標(biāo)準(zhǔn)
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(biāo)準(zhǔn)區(qū)間 |
| 下限 0.8 m | 光斑 ≈ 0.65 m | 覆蓋多株植株，避免單點(diǎn)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(jìn)入視場(chǎng) |
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(cè)面積，需抬高安裝高度以降低土壤干擾
不宜采用的方案
| 場(chǎng)景 | 風(fēng)險(xiǎn) |
|---|---|
| 鏡頭距冠層 < 0.6 m | 僅測(cè)單葉，群體代表性缺失 |
| 垂直距離 > 1.5 m | 裸土占比超標(biāo)，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(guān)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(cè)
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(cè)，視場(chǎng)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(guān)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(huì)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(cè)
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(zhì)性干擾顯著升高。
三、傾角選擇實(shí)操參考
| 傾角 | 適用場(chǎng)景 | 特點(diǎn) | 注意事項(xiàng) |
|---|---|---|---|
| 0° 垂直向下 | 所有作物精準(zhǔn)試驗(yàn) | 光斑為標(biāo)準(zhǔn)圓形，視場(chǎng)可控、計(jì)算簡(jiǎn)單、土壤混入較少 | 需精確對(duì)準(zhǔn)冠層中心 |
| 45° 俯角 | 大面積普查、大田固定觀測(cè)塔 | 安裝便捷，可覆蓋更大冠層區(qū)域 | 需按標(biāo)準(zhǔn)抬高整體高度，安裝后需目視核驗(yàn)光斑 |
| 60° 及以上 | 僅均勻密閉草場(chǎng) | 視場(chǎng)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(yàn)清單
確定作物類型與生育期
根據(jù)小麥/玉米/果蔬的當(dāng)前株高，對(duì)照上表選擇對(duì)應(yīng)的安裝高度區(qū)間。
計(jì)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(diào)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(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。
目視核驗(yàn)
安裝后目視觀測(cè)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(hù)蓋
測(cè)量前需摘除鏡頭綠色保護(hù)蓋，否則無法獲取真實(shí)紅外輻射信號(hào)。
在線精確核算（可選）
使用 Apogee 官網(wǎng) FOV 計(jì)算器精確核算光斑尺寸
五、日常維護(hù)與校準(zhǔn)周期
5.1 鏡頭清潔（直接影響測(cè)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(zhì)材料刮擦濾光片 |
| 頑固污漬 | 聯(lián)系原廠或授權(quán)服務(wù)商處理 | 自行拆卸傳感器 |
5.2 校準(zhǔn)周期
Apogee 原廠建議 每 2 年返廠校準(zhǔn)一次。長期野外連續(xù)監(jiān)測(cè)不宜省略，校準(zhǔn)漂移會(huì)直接導(dǎo)致水分脅迫指數(shù)（CWSI）計(jì)算偏差。
六、常見問題 FAQ
| 型號(hào) | 半視場(chǎng)角 | 適用場(chǎng)景 |
|---|---|---|
| SI-111 | 22° | 通用型，大田作物標(biāo)準(zhǔn)選擇 |
| SI-121 | 18° | 窄視場(chǎng)，行距較寬作物 |
| SI-131 | 14° | 超窄視場(chǎng)，精準(zhǔn)單株 / 表型監(jiān)測(cè) |
視場(chǎng)角越小，同等高度下光斑越小，對(duì)安裝高度的容錯(cuò)率越高，但覆蓋群體代表性下降。
七、現(xiàn)場(chǎng)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(zhì)性干擾） |