本實用新型涉及一種農(nóng)田生態(tài)環(huán)境監(jiān)測裝置。更具體地，本實用新型涉及一種作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置。

背景技術(shù)：

作物冠層內(nèi)光合有效輻射分布狀況是能量平衡的重要要素，影響著植株的光合作用及生長發(fā)育，最終影響到產(chǎn)量形成與農(nóng)田生產(chǎn)力。作物產(chǎn)量的形成，是利用太陽光能把無機物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物的過程。一般來說，植物干物質(zhì)的90％～95％是來自光合作用，可以說光能利用率的大小就決定了作物產(chǎn)量的高低。光在作物群體中的分布狀況主要由冠層結(jié)構(gòu)決定，與輻射分布及其對光能的利用有著密切關(guān)系。有研究認為植物冠層中光分布造成光合作用的差異遠遠大于其它因素造成的差異。測量分析作物冠層結(jié)構(gòu)、冠層內(nèi)輻射分布狀況與光合作用之間的關(guān)系是研究植物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要研究內(nèi)容，而測量分析冠層內(nèi)光合有效輻射分布狀況是模型模擬作物光合生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)。所以，精準測量作物群體冠層內(nèi)的光合有效輻射分布特征對于提高作物光合生產(chǎn)力預(yù)測及模型模擬精度尤為重要。

目前，對光合有效輻射的測量主要是利用一些冠層分析儀。如美國Decagon公司生產(chǎn)的AccuPAR植物冠層分析儀，探測桿長84cm，內(nèi)嵌80個光量子傳感器；英國Delta-T公司生產(chǎn)的SunScan植物冠層分析儀，在100cm的探桿上內(nèi)嵌80個光量子傳感器；美國Licor公司生產(chǎn)的LAI2200C植物冠層分析儀，是利用“魚眼”型光學傳感器(垂直視野范圍148°，水平視野范圍360°)測量樹冠上、下5個角度的透射光線，等等。

然而，這些冠層分析儀雖然便攜、都可以靈活地測定冠層上下瞬時 的光合有效輻射量，但是基本需要人工手持，定時測量一天中某個時間點的輻射量，測量高度及水平度由手持者操控決定，很難準確掌控。因為隨著太陽高度角、植物冠層結(jié)構(gòu)的變化，冠層內(nèi)的光照輻射傳輸分布也在不斷的變化中，為了深入研究揭示植物冠層群體結(jié)構(gòu)、冠層內(nèi)輻射傳輸分布和作物光合生產(chǎn)力的關(guān)系，更需要準確測量作物群體冠層內(nèi)的輻射分布狀況。

另外，為了獲得相對準確而可信的研究結(jié)果，研究設(shè)計通常需要設(shè)置多個處理、每個處理至少3個重復或以上，也就需要同時采集多個不同樣地的數(shù)據(jù)。為此，現(xiàn)有的用于光合有效輻射測量的裝置通常都包括多個用于測量光合有效輻射的傳感器，因而這樣的裝置價格相對較高。因此，降低現(xiàn)有裝置的成本也是一個需要解決的問題。

綜上，本領(lǐng)域亟需一種光合有效輻射測量裝置，其可以連續(xù)地、自動地采集作物冠層內(nèi)的輻射分量，準確地測量光合有效輻射在作物群體冠層內(nèi)的傳輸及空間分布，自動調(diào)整采集時間和測量范圍，和/或具有較低成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種光合有效輻射測量裝置，其旨在解決以下一個或者多個技術(shù)問題：連續(xù)且自動地采集作物群體冠層內(nèi)的輻射分量，自動地調(diào)整采集時間和測量范圍，大大地降低成本。

為此，本實用新型提供了一種作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置，其特征在于，包括：第一滑臺機構(gòu)、傳感器、垂直支撐桿、底座、支架，所述第一滑臺機構(gòu)包括第一電機、第一滑軌、第一絲杠和固定連接于所述第一絲杠的第一滑塊，并且所述第一滑臺機構(gòu)垂直于所述垂直支撐桿且可滑動地固定于所述垂直支撐桿上；所述傳感器固定于所述第一滑塊上；所述第一電機用于驅(qū)動所述第一絲杠作雙向移動，進而驅(qū)動所述傳感器作雙向移動；所述垂直支撐桿可移動地固定于所述底座上，并且

所述第二滑臺機構(gòu)包括第二電機、第二滑軌、第二絲杠和固定連接于所述第二絲杠的第二滑塊，并且所述第二絲杠的移動方向在水平面上 不同于所述第一絲杠的移動方向；所述垂直支撐桿固定連接于所述第二滑塊；所述第二電機用于驅(qū)動所述第二絲杠作雙向移動，進而驅(qū)動所述垂直支撐桿作雙向移動。優(yōu)選地，所述第二絲杠的移動方向在水平面上垂直于所述第一絲杠的移動方向。

在另一個實施方案中，所述垂直支撐桿可軸向移動地固定于所述底座上。

在一個實施方案中，所述第一滑臺機構(gòu)由第三電機驅(qū)動沿所述垂直支撐桿滑動。

在一個實施方案中，所述第一電機、所述第二電機和所述第三電機中的一個或者多個為步進電機。

在一個實施方案中，所述作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置還包括一個或者多個控制器，用于控制所述第一絲杠、所述第二絲杠和所述第一滑臺機構(gòu)的移動。

在一個實施方案中，所述作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置還包括數(shù)據(jù)采集裝置，用于采集所述傳感器收集到的光合有效輻射數(shù)據(jù)。

在一個實施方案中，所述作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置還包括復位按鈕，用于使所述傳感器歸零位。

在一個實施方案中，所述第一滑軌、所述第二滑軌和所述垂直支撐桿中的一個或者多個帶有標尺。

本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置可以連續(xù)地且自動地采集作物群體冠層內(nèi)的輻射分量。本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置可以根據(jù)研究需求設(shè)置自動地調(diào)整采集時間和測量范圍。本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置因為僅僅采用一個傳感器而導致其成本大大地降低。

附圖說明

參考隨附的附圖，本實用新型更多的目的、功能和優(yōu)點將通過本實用新型實施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1是本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置的一個具體 實施方式；

圖2是本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置的另一個具體實施方式。

圖3是圖1所示作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置的觀測平面。

附圖標記：1.作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置，11.第一滑臺機構(gòu)，12.傳感器，13.垂直支撐桿，14.第二滑臺機構(gòu)，14’.底座，15.支架

具體實施方式

下面通過參考示范性實施例來對本實用新型的目的和功能以及用于實現(xiàn)這些目的和功能的方法進行闡述。然而，本實用新型并不受限于以下所公開的示范性實施例；可以通過不同的形式來實現(xiàn)本實用新型。說明書中示例的實例僅僅用于幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本實用新型的具體細節(jié)。

在下文中，將參考附圖并通過具體實施例來對本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置的結(jié)構(gòu)進行詳細的描述。需要注意的是，在附圖中，相同的附圖標記代表相同或類似的部件。

如上所述，本實用新型提供了一種作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置，其特征在于，包括：第一滑臺機構(gòu)、傳感器、垂直支撐桿、底座、支架，所述第一滑臺機構(gòu)包括第一電機、第一滑軌、第一絲杠和固定連接于所述第一絲杠的第一滑塊，并且所述第一滑臺機構(gòu)垂直于所述垂直支撐桿且可滑動地固定于所述垂直支撐桿上；所述傳感器固定于所述第一滑塊上；所述第一電機用于驅(qū)動所述第一絲杠作雙向移動，進而驅(qū)動所述傳感器作雙向移動；所述垂直支撐桿可移動地固定于所述底座上。

下面參照附圖中所示出的具體實施方式來對本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置進行更具體地描述。

圖1示出本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置1，其包括第一滑臺機構(gòu)11、傳感器12、垂直支撐桿13、第二滑臺機構(gòu)14和支架15。

第一滑臺機構(gòu)11包括第一電機、第一滑軌、第一絲杠和第一滑塊， 并且第一滑塊固定連接于所述第一絲杠。在所述第一電機的驅(qū)動之下，所述第一絲杠可以單向移動或雙向移動，優(yōu)選雙向移動。

傳感器12固定于所述第一滑塊上，在所述第一絲杠移動的同時，傳感器相應(yīng)地移動。

第一滑臺機構(gòu)11垂直于垂直支撐桿13，并且可滑動地固定于該垂直支撐桿13上。第一滑臺機構(gòu)11沿垂直支撐桿13滑動可以手動進行，也可以由第三電機驅(qū)動，優(yōu)選由第三電機驅(qū)動。

在圖1所示的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置1中，底座被設(shè)置為第二滑臺機構(gòu)14形式。所述第二滑臺機構(gòu)14包括第二電機、第二滑軌、第二絲杠和第二滑塊，并且所述第二滑塊固定連接于所述第二絲杠。所述第二絲杠的移動方向在水平面上垂直于所述第一絲杠的移動方向。但是，所述第二絲杠的移動方向在水平面上不垂直于所述第一絲杠的移動方向而僅僅是不同于所述第一絲杠的移動方向也是可以的。在所述第二電機的驅(qū)動之下，所述第二絲杠可以單向移動或雙向移動，優(yōu)選雙向移動。垂直支撐桿13固定于所述第二滑塊上，在所述第二絲杠移動的同時，垂直支撐桿13也相應(yīng)地移動。

圖2示出了本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置的另一個具體實施方式，其中底座并未被設(shè)置為滑臺機構(gòu)形式。如圖所示，垂直支撐桿13可軸向移動地固定于底座14’上。

上文所述的第一電機、第二電機和第三電機中的一個、兩個或者三個可以是步進電機或伺服電機，優(yōu)選步進電機。

藉由所述第一絲杠、所述第二絲杠和所述第一滑臺機構(gòu)的移動，可以實現(xiàn)對所述傳感器的移動，進而實現(xiàn)采用單個傳感器對多個位點的光合有效輻射測量。更具體地，藉由所述第一絲杠和所述第二絲杠在水平面上的移動(在圖1所示作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置的情況下)，或者所述第一絲杠在水平面上的移動以及所述垂直支撐桿的旋轉(zhuǎn)(在圖2所示作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置的情況下)，可以形成一個檢測平面。進一步藉由所述第一滑臺機構(gòu)沿所述垂直支撐桿的上下滑動，可以在垂直方向上形成多個上述檢測平面。

所述第一絲杠、所述第二絲杠和所述第一滑臺機構(gòu)的移動可以根據(jù)具體的情況來設(shè)定，并且可以由一個或者多個例如兩個或者三個控制器來控制。所述移動包括移動距離、方向和周期三方面。

在本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置為圖1所示的具體實施方式的情況下，可以使所述第一絲杠移動一段合適的距離，例如40厘米至80厘米之間的一段距離，如40厘米、50厘米、60厘米、70厘米或80厘米，同時可以使所述第二絲杠移動一段合適的距離，例如20厘米至50厘米之間的一段距離，如20厘米、30厘米、40厘米或50厘米，由此可以形成一個長方形、正方形或菱形的檢測平面?？梢允顾鰝鞲衅髟谶m當?shù)拈g隔(包括第一絲杠方向上和第二絲杠方向上)例如1厘米、2厘米、3厘米、4厘米、5厘米或6厘米處進行一次光合有效輻射檢測。例如，對于50厘米×20厘米的檢測平面，若所述傳感器以5厘米的間隔進行檢測，則可以對該檢測平面進行40(10×4)次檢測。優(yōu)選地，所述第一絲杠作雙向移動，同時藉由所述第二滑臺機構(gòu)的移動，可以實現(xiàn)往復的且連續(xù)的光合有效輻射檢測，如圖3所示。

在本實用新型的作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置為圖2所示的具體實施方式的情況下，同上文所述那樣，可以使所述第一絲杠移動一段合適的距離，例如40厘米至80厘米，如40厘米、50厘米、60厘米、70厘米或80厘米，同時可以使所述垂直支撐桿旋轉(zhuǎn)一個合適的角度，例如90°至360°之間的一個角度，如90°、180°、270°或360°，由此可以形成一個扇形的檢測平面。在一個具體實例中，可以在半徑為50厘米的90°扇形檢測平面中進行檢測。此時，可以使第一絲杠上的傳感器在5厘米的間隔處進行一次檢測，并使所述垂直支撐桿以30°的幅度步進地旋轉(zhuǎn)90°，由此可以對該平面進行30(10×3)次檢測。優(yōu)選地，所述第一絲杠作雙向移動，同時藉由所述垂直支撐桿的旋轉(zhuǎn)運動，可以實現(xiàn)往復的且連續(xù)的光合有效輻射檢測。

另外，在所述第一滑臺機構(gòu)沿所述垂直支撐桿上下滑動時，可以實現(xiàn)對多個上述檢測平面進行檢測。所述第一滑臺機構(gòu)可以在距離地面合適的高度范圍內(nèi)滑動，這取決于具體的作物。例如，對于玉米以及類似 高度的作物，可以在距離地面0.2米至2米的高度之間滑動，并且可以停留合適的間隔處例如0.2米，0.4米、0.6米、0.8米、1.0米、1.2米、1.4米、1.6米、1.8米和2米處使所述傳感器進行檢測。

可以根據(jù)實際的需要設(shè)置傳感器的移動周期，例如5分鐘、10分鐘、30分鐘、1小時、2小時，等等，但不限于此。在此所述的“傳感器的移動周期”是指傳感器在一個檢測平面上移動的時間。

所述作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置還包括數(shù)據(jù)采集裝置，用于采集所述傳感器收集到的光合有效輻射數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)采集裝置可以安裝在陰面，通過數(shù)據(jù)采集器的通用接口例如485口進行通訊傳輸。

所述作物冠層內(nèi)光合有效輻射測量裝置還可以包括復位按鈕，用于使所述傳感器歸零位。

結(jié)合這里披露的本實用新型的說明和實踐，本實用新型的其他實施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是易于想到和理解的。說明和實施例僅被認為是示例性的，本實用新型的真正范圍和主旨均由權(quán)利要求所限定。