專利名稱：基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測(cè)方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光照強(qiáng)度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測(cè)方法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
光合作用是綠色植物將光能轉(zhuǎn)化為自身化學(xué)能的過程，在光合作用研究中，光照檢測(cè)與控制仍然是一個(gè)比較薄弱環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段的光照檢測(cè)設(shè)備的研究開發(fā)主要集中在基于光度學(xué)系統(tǒng)(單位為Ix)和能量學(xué)系統(tǒng)(單位為W/m2)的光照檢測(cè)設(shè)備，光度學(xué)系統(tǒng)采用的光照度單位不能很好的反映光照和光合速率之間的關(guān)系已經(jīng)被逐漸放棄；能量學(xué)系統(tǒng)由于其不能反映PAR能量和生物產(chǎn)量之間的數(shù)量關(guān)系，給光合作用的研究帶來不便；此外，可見光中除400-700nm波段的光譜外其它特定波段的光譜對(duì)植物的生長(zhǎng)也具有不可替代的作用。近年來，現(xiàn)代生物技術(shù)特別是光合作用機(jī)理的研究為精確光照檢測(cè)系統(tǒng)提供了定量理論基礎(chǔ)，量子學(xué)系統(tǒng)的提出，已將光合作用的研究帶入了一個(gè)新的領(lǐng)域，研究表明植物光合有效福射光量子通量密度(photo flux density, PFD,單位為μ mol/m2s)與參與光化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)之間具有明確的定量關(guān)系，且特定波段光強(qiáng)所占可見光比例受太陽高度角的影響，因此，如何在現(xiàn)有光照傳感器基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)植物分波段光量子通量密度的檢測(cè)已經(jīng)成為一個(gè)急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn) 有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測(cè)方法與設(shè)備，采用現(xiàn)有可見光光照傳感器，通過基于太陽高度角的單波段光量子通量密度算法實(shí)現(xiàn)太陽可見光光強(qiáng)和植物分波段光量子通量密度轉(zhuǎn)換，獲得PFD數(shù)據(jù)。系統(tǒng)在采用現(xiàn)有可見光光照傳感器的基礎(chǔ)上通過軟件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)特定波段光量子通量密度的檢測(cè)，在現(xiàn)有光照傳感器的基礎(chǔ)上，降低了開發(fā)成本，提高了系統(tǒng)的針對(duì)性、準(zhǔn)確性和可擴(kuò)展性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測(cè)方法，連續(xù)測(cè)量一個(gè)自然年內(nèi)不同日期不同時(shí)刻下的特定波段光強(qiáng)及可見光總光強(qiáng)，得到可見光中特定波段光強(qiáng)所占可見光的比例，再根據(jù)檢測(cè)時(shí)間和地理位置與太陽高度角的關(guān)系，通過Matlab擬合其隨太陽高度角的變化規(guī)律，得到不同太陽高度角下特定波段百分比bandper，然后根
據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測(cè)方法，其特征在于，首先，連續(xù)測(cè)量一個(gè)自然年內(nèi)不同日期不同時(shí)刻可見光總光強(qiáng)與特定波段光強(qiáng)，得到可見光中特定波段所占可見光的比例，再根據(jù)檢測(cè)時(shí)間和地理位置與太陽高度角的關(guān)系，通過Matlab擬合其隨太陽高度角的變化規(guī)律，得到不同太陽高度角下特定波段百分比bandper，然后根據(jù)公式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于，當(dāng)可見光中特定波段選擇紅光時(shí)，不同太陽高度角下測(cè)定的紅光波段百分比為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于，當(dāng)可見光中特定波段選擇藍(lán)光時(shí)，不同太陽高度角下測(cè)定的藍(lán)光波段百分比為 ;,
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于，測(cè)量特定波段光強(qiáng)及可見光總光強(qiáng)的方法是:在一個(gè)自然年內(nèi)的不同日期，每天自8:00-17:30，每隔半個(gè)小時(shí)測(cè)量一次特定波段光強(qiáng)及可見光總光強(qiáng)，擬合得到可見光中特定波段所占可見光的比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的檢測(cè)方法，其特征在于，測(cè)量多波段分光光譜光強(qiáng)，有效代替分光光譜輻射儀或者多個(gè)光照傳感器。
6.一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括: 傳感器模塊，檢測(cè)環(huán)境太陽可見光實(shí)時(shí)光強(qiáng)信息； 用戶交互模塊，用于設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間和檢測(cè)波段，并通過液晶屏顯示環(huán)境實(shí)時(shí)信息； 核心處理器模塊，以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心處理器，首先讀取系統(tǒng)時(shí)間和緯度信息，根據(jù)公式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測(cè)設(shè) 備，其特征在于，所述傳感器模塊可見光光照傳感器。
全文摘要
一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測(cè)方法與設(shè)備，根據(jù)檢測(cè)時(shí)間和地理位置計(jì)算實(shí)時(shí)太陽高度角，連續(xù)測(cè)量一個(gè)自然年內(nèi)不同日期不同時(shí)刻可見光總光強(qiáng)與特定波段光強(qiáng)，然后擬合特定波段所占可見光的比例隨太陽高度角的變化規(guī)律，建立以時(shí)間、緯度、波段、可見光總光強(qiáng)為變量的太陽單波段光量子通量密度模型，基于模型、當(dāng)前時(shí)間、緯度和可見光總光強(qiáng)計(jì)算得到特定單波段光量子通量密度；本發(fā)明還提供了相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備，可實(shí)時(shí)檢測(cè)特定波段光量子通量密度，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析,本發(fā)明可根據(jù)不同作物對(duì)光譜的吸收特性，確定檢測(cè)波段范圍，針對(duì)性強(qiáng)，且檢測(cè)信息更精確，具有良好的擴(kuò)展性。
文檔編號(hào)G01J1/42GK103148934SQ20131002793
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者張海輝, 梁言, 胡瑾, 樊宏攀, 劉正道, 劉翔, 喬俊楓, 賈金陽, 周慶珍 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)