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植物光照及测试系统方案

发布时间:2022-06-13浏览:374次

  近年来,随着设施农业的快速发展,对植物光照产品的研究越来越多,而LED光源以其低功耗、体积小、可以近距离照射植物等优势,在植物光照领域已经被广泛应用。由于植物生长对光环境的光学参数有一定的要求,而不同的植物对光的吸收也不同,因此需要针对特定植物的生长需求而采用对应的光照产品,并利用先进的测量技术及仪器实现植物光照环境的检测。
 
  植物生长光环境
 
  判断植物生长所提供的光照条件是否优质,还要从以下四个方面来说起:光质,光密度,光均匀性,昼长。
 
  光质
 
  光质,即光谱质量。光照灯具的不同光谱成分对植物生长的影响不同,如红光有可促进植物茎的生长;蓝紫光有助于果实的形成;因此根据植物生长需求选择合适光质的光照。
 
  研究表明,决定植物光合作用的叶绿素对蓝光和红光较为敏感,其峰值波长分别在450 nm和630 nm附近。
 
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(叶绿素a叶绿素b和细菌叶绿素的吸收谱)
 
  植物生长依赖体内多种叶绿素和其他色素的共同光合作用,McCree在1972年通过大量文献调研,基于22种植物,给出了植物相对量子效率曲线(RQE)在植物光度系统中,即上图所示的常用光谱响应曲线 。
 
  光密度
 
  植物的光照是否越多越好?答案当然是NO。
 
  大家都知道,植物有喜光植物、耐荫植物、中性植物之分。植物对光密度的要求有一个上限,即光饱和点,当光密度达到植物的光饱和点时,植物的光合作用达到顶l峰,而当光密度继续增强,植物的光合作用不但不会提高,反而会下降,植物自身便会产生光抑制现象,并且会损伤植物。
 
  光均匀性
 
  LED光源发光具有较强的方向性,因此为了保证较好的植物形态,为植物生长环境进行光均匀性设计十分重要;主要包括光源光色一致性设计和空间辐射一致性设计。
 
  昼长
 
  与人类一样,植物生长也有其生物节律。植物的光合作用其实包括光反应和暗反应两类;其中暗反应的进行不需要光照条件,因此,因此夜晚不可提供过高的光照条件,否则植物夜间不能进行休息,影响暗反应的进行。
 
  植物照明的量值计量系统
 
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(光度系统光量子系统以及植物光度)
 
  植物与人眼对光谱的响应特性不同,光照产品的选择应基于植物生长的需求。
 
  人眼对光的感知在光度计量系统中表征,波长范围为380~780 nm,将光谱辐射量与人眼的光谱光视效率函数V(λ)加权积分以获取相应的量值,如式(1)计算光通量。(Φe,λ:光谱辐射通量;λ:波长;Km=683 lm/W;K:有效光合效率系数)
 
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  考虑到植物的光合作用主要是由于落到叶面上的光子数,因此过去常用光量子计量系统表征植物照明的性能,波长范围一般为400~700 nm,即光合有效辐射(PAR)区间。因为光量子能量与其波长成反比,所以在相同辐射能量下,光量子数与波长则成正比关系,可用图2中光谱响应曲线Q(λ)来表示,植物光合通量(PPF)的计算公式。
 
  (N=6.02×1023;h=6.63×10-34 Js;c=3.00×108 m/s)
 
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  然而,根据植物对光质需求的分析,植物对光辐射敏感的区域实际为300~800nm,而且Q(λ)与植物对光的吸收曲线RQE还是有差距的,常用的光量子计量体系并不能很好地表征植物照明的性能。现在也有不少植物学家使用RQE即P(λ)作为波长敏感曲线的植物光合光度系统,其光合光通的计算方法如式(3)所示。
 
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  常用的光度系统中的其他参量,如光强I、光照E等,也可以按照上述光通量的方法类比到植物照明的计量体系中。
 
  植物对光密度的要求有一个上限,即光饱和点,当光密度达到植物的光饱和点时,植物的光合作用达到顶l峰,而当光密度继续增强,植物的光合作用不但不会提高,反而会下降,植物自身便会产生光抑制现象,并且会损伤植物。然而,根据植物对光质需求的分析,植物对光辐射敏感的区域实际为300~800nm,而且Q(λ)与植物对光的吸收曲线RQE还是有差距的,常用的光量子计量体系并不能很好地表征植物照明的性能。
 
  植物光照仪选型
 
  HP350P (350-800nm)
 
  HP350UVP (230-850nm)
 
  HP350PM(350-800nm)
 
  HP250P(350-800nm 485、232、USB通讯)
 
  PHOTOT200P植物光量子计(400-700nm)
 
  HP370光照探头(400-700nm  485、232、USB通讯)
 
  植物工厂时时监测定制方案:多路光谱监测、多路PPFD监测
 
  HP2000P植物光照测试系统
 
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技术参数
 
  HP2000P采用专业机械和电子双重快门设计,可测<1μs的极短闪光灯的光谱;采用高性能精密光栅和高灵敏度背照式精密阵列CCD,具有高精度、快速、高可靠性和*性价比的特点。
 
  基本测量功能:
 
  测试相对光谱功率分布,色品坐标,主波长,色纯度,峰值波长,色温,显色指数,半宽度,光通量(配积分球),辐射功率,红色比,色容差等参数,满足国际照明委员会CIE对光和颜色测量要求。
 
  主要技术指标
 
  光栅:高性能精密衍射光栅;
 
  探测器:背照式精密阵列CCD;
 
  积分时间:50μs-10s;
 
  主要光学参数:
 
  波长范围:350nm-800nm(可扩展到紫外200nm或红外1100nm)
 
  波长准确度:±0.2nm;
 
  光学带宽:2nm;
 
  杂散光:<0.1%
 
  色品坐标准确度:±0.0025(标准色光下),±0.0003(标准A 光源下);
 
  色品坐标重复性:±0.0002x,±0.0003y(恒温蓝光LED)
 
  光通量测量范围:0.01 lm-200,000 lm(配不同积分球);
 
  光度准确度:一级
 
  A/D转换:16bit 1.25MHz AD;
 
  通讯接口:USB2.0;
 
  基本测量功能
 
  测量光谱功率分布,实现植物光度系统下的光合辐射度量、光量子系统下的光电子数、辐射度系统下辐射度量、光度系统下的光度量的测量。广泛应用于植物生长灯测量领域。
 
  基本参数
 
  1、CCT(K)        2、光通量(lm)"      3、坐标x,y          4、坐标u,v
 
  5、色容差SDCM    6、明暗视觉比S/P    7、峰值波长(nm)     8、中心波长(nm)"
 
  9、主波长(nm)    10、质心波长(nm)    11、半宽度(nm)      12、红色比(%)
 
  13、绿色比(%)    14、蓝色比(%)       15、色偏差duv       16、色纯度(%)
 
  17、显色指数    18、辐射功率Ep(W/㎡) 19、色域指数(Rg)  20、逼真度指数(Rf)
 
  光电参数
 
  21、光效(lm/W)     22、能效             23、能效等级              24、电压(U,V)
 
  25、电流(I,A)     26、功率(P,W)     27、功率因数(Pf)     28、正向电压(Vf,V)
 
  29、正向电流(If,A) 30、反向电压(Iv,mcd)  31、反向电流(Ir,uA)
 
  植物参数
 
  32、PPF(350-800nm)(umol/s)"//光子通量
 
  33、PPF(400-700nm)(umol/s)"//光合光量子通量
 
  34、PPFuv(umol/s)    35、PPFr(umol/s)       36、PPFg(umol/s)
 
  37、PPFb(umol/s)     38、PPFfr(umol/s)      39、PPFfir(umol/s)
 
  40、PPE(umol/J)      41、Euv(W/㎡)          42、Er(W/㎡)
 
  43、Eg(W/㎡)         44、Eb(W/㎡)           45、Efr(W/㎡)
 
  46、Eir(W/㎡)        47、  Erb红光/蓝光比   48、Erfr红光/远红光比
 
  49、PRF(mW)"  //光合有效辐射通量
 
  50、KPPFV(umol/s/Klm)"//光合与光度转换系数
 
  51、Eff(umol/s/W)"//光合光子通量效率
 
  杭州双色智能检测仪器有限公司致力智能检测仪器开发,专注于现场光照光谱的时时监测。
 
  主要产品有:手持式光谱照度计、手持式紫外光谱辐照计、手持式植物生长灯测试仪、手持蓝光危害测试仪、光量子计、照度计、亮度计、紫外辐照计、UV能量计、LED光色电综合测试系统、灯具光强分布光度计、精密变频电源、数字电参数、温度巡检仪、植物光照探测器、光谱探头等
 
  公司秉承个性化定制,可以根据客户需求定制满足客户——应用、测试、推广、提升客户产品品质
 
  
 
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