CN101865846B

CN101865846B - 植物叶绿素荧光在线检测装置

Info

Publication number: CN101865846B
Application number: CN2010102009337A
Authority: CN
Inventors: 李海峰; 刘旭; 郑臻荣
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: CN101865846A

Abstract

本发明公开了一种植物叶绿素荧光在线检测装置。它包括第一矩形光源、第二矩形光源、线光源、CCD摄像机、滤光片和传送带，其中第一矩形光源和第二矩形光源投射出矩形照明光斑，分别作为调制测量光和非调制的光化光，线光源投射出的长条形照明光斑作为饱和脉冲光。饱和脉冲光在矩形光斑中进行扫描。CCD摄像机通过滤光片记录矩形光斑内的荧光变化图象。通过整个测量装置在植物上方的移动测量大面积的植物叶绿素荧光分布情况。本发明的优点是通过检测系统的扫描和饱和脉冲光的扫描，解决大面积在线测量以及激发光源功率过大的问题。

Description

植物叶绿素荧光在线检测装置

技术领域

本发明涉及荧光测试装置，尤其涉及一种植物叶绿素荧光测试装置。

背景技术

植物的生长状态可以通过检测植物中的叶绿素状态来监控，而叶绿素的状态一般可以通过叶绿素荧光测量的方法得到。常用的方法为调制式测量荧光方法，该方法是利用光子密度较小的调制测量光照射植物的叶子，通过光电探测器测量其激发的荧光。然后再照射强的非调制光和饱和脉冲光，测量其荧光的变化情况，来确定叶绿素的荧光参数。通常非调制光(光化光)和饱和脉冲光的光子流密度较大，尤其是饱和光脉冲，其光子流密度可达6000-10000μmol photonsm^-2s^-1。目前现有的叶绿素荧光测试仪分为单点式测量和成像测量二种方式，在成像测量中，现有仪器中调制测量光、光化光和饱和脉冲光的照明区域相同，由于激发荧光用的光化光和饱和脉冲光的光强较大，必须使用较大功率的灯源，这使得测量大面积荧光分布比较困难。在考虑灯源功率的情况下，一般成像荧光测量仪的检测面积只有一百平方厘米左右，若检测面积在几平方米，激发光源功率会增加到几万瓦，因此目前尚没有大面积在线成像检测系统。

发明内容

本发明的目的是为了实现在大棚等植物生长地进行大面积的在线叶绿素荧光检测，通过检测系统的扫描和饱和脉冲光的扫描，解决大面积在线测量以及激发光源功率过大的问题，提供一种植物叶绿素荧光在线检测装置。

植物叶绿素荧光在线检测装置包括第一矩形光源、第二矩形光源、线光源)、CCD摄像机、滤光片和传送带，传送带上设有第一矩形光源、第二矩形光源、线光源、CCD摄像机、滤光片，CCD摄像机下方设有滤光片，滤光片两侧设有第一矩形光源、第二矩形光源、线光源；第一矩形光源、第二矩形光源、线光源、CCD摄像机、滤光片在传送带的带动下一起进行左右移动，第一矩形光源和第二矩形光源投射出的光斑均为CCD摄像机下方的一个相互交叠且对准的矩形照明光斑，线光源投射出的光斑为长条形照明光斑，且长条形照明光斑处于矩形照明光斑内，长条形照明光斑长度和矩形照明光斑的宽度相等。

所述的线光源包括发光体，照明光学透镜和扫描机构，扫描机构下方与带动发光体和照明光学透镜依次相连，扫描机构带动发光体和照明光学透镜一起左右移动。

所述的第一矩形光源为LED光源，第二矩形光源和线光源为LED光源、气体放电光源或卤素灯。

本发明的优点是检测系统的扫描和饱和脉冲光的扫描，解决大功率激发光的问题，实现大面积在线测量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是植物叶绿素荧光在线检测装置结构示意图；

图2是本发明的线光源结构示意图；

图中：第一矩形光源1、第二矩形光源2、线光源3、CCD摄像机4、滤光片5、传送带6、矩形照明光斑7、长条形照明光斑8、发光体31、照明光学透镜32、扫描机构33。

具体实施方式

如图1所示，植物叶绿素荧光在线检测装置包括第一矩形光源1、第二矩形光源2、线光源3、CCD摄像机4、滤光片5和传送带6，传送带6上设有第一矩形光源1、第二矩形光源2、线光源3、CCD摄像机4、滤光片5，CCD摄像机4下方设有滤光片5，滤光片5两侧设有第一矩形光源1、第二矩形光源2、线光源3；第一矩形光源1、第二矩形光源2、线光源3、CCD摄像机4、滤光片5在传送带6的带动下一起进行左右移动，第一矩形光源1和第二矩形光源2投射出的光斑均为CCD摄像机4下方的一个相互交叠且对准的矩形照明光斑7，线光源3投射出的光斑为长条形照明光斑8，且长条形照明光斑8处于矩形照明光斑7内，长条形照明光斑8长度和矩形照明光斑7的宽度相等。

所述的第一矩形光源1为LED光源，第二矩形光源2和线光源3为LED光源、气体放电光源或卤素灯

如图2所示，线光源3包括发光体31，照明光学透镜32和扫描机构33，扫描机构33下方与带动发光体31和照明光学透镜32依次相连，扫描机构33带动发光体31和照明光学透镜32一起左右移动。

测量时首先由第一矩形光源1投射一个矩形的调制照明光斑，该光斑需要的光强较小，因此可以使用功率较小的灯源，激发波长可以使用蓝光或红光，光源可以使用LED光源，通过驱动电流的波形进行直接调制，一般光子流密度在零点几个μmol photons m^-2s^-1。

然后依次打开线光源3和第二矩形光源2。线光源3通过其中配置的扫描机构33使长条形照明光斑8从左到右移动，完成从矩形照明光斑7最左侧到最右侧的扫描。线光源3投射的光子流密度在几千到1万μmol photons m^-2s^-1。

长条形照明光斑8的扫描速度根据饱和脉冲光的脉冲时间t和长条形照明光斑8的宽度d计算，比如饱和脉冲时间是t秒，则长条形照明光斑8的扫描速度V为

V＝d/t

第二矩形光源2投射一个非调制的矩形光斑。光子流密度在几百μmolphotons m^-2s^-1。第二矩形光源2波长可采用红光、绿光或蓝光。线光源3波长可以选择红光、蓝光或白光。

在矩形照明光斑7内植物的叶绿素荧光变化通过CCD摄像机3进行拍摄记录。激发波长通常要和荧光波长分离，避免激发光对荧光的干扰，因此在CCD摄像机3前设置有滤光片4，滤光片4可以让荧光波长通过，而第一矩形光源1、第二矩形光源2和线光源3投射的激发光的波长不能通过。

大面积在线测量通过CCD可探测的矩形面积的移动扫描来实现。当矩形照明光斑7内的荧光参数测试完毕后，第一矩形光源1、第二矩形光源2、线光源3、CCD摄像机4、滤光片5在传送带6的带动下一起进行左右移动，进行下一个矩形面积的测量。

上述装置中第一矩形光源1为LED灯源，第二矩形光源2和线光源3可以采用LED光源、气体放电光源或卤素灯。

有上述装置和测量方法可以知道，饱和脉冲光由于为长条形照明光斑，其光斑面积可以降低为矩形照明面积的十分之一或几十分之一，因此可以大大降低饱和脉冲光源所需要的功率，从而使得大面积在线测量成为可能。

Claims

1.一种植物叶绿素荧光在线检测装置，其特征在于包括第一矩形光源(1)、第二矩形光源(2)、线光源(3)、CCD摄像机(4)、滤光片(5)和传送带(6)，传送带(6)上设有第一矩形光源(1)、第二矩形光源(2)、线光源(3)、CCD摄像机(4)、滤光片(5)，CCD摄像机(4)下方设有滤光片(5)，滤光片(5)两侧设有第一矩形光源(1)、第二矩形光源(2)、线光源(3)；第一矩形光源(1)、第二矩形光源(2)、线光源(3)、CCD摄像机(4)、滤光片(5)在传送带(6)的带动下一起进行左右移动，第一矩形光源(1)和第二矩形光源(2)投射出的光斑均为CCD摄像机(4)下方的一个相互交叠且对准的矩形照明光斑(7)，线光源(3)投射出的光斑为长条形照明光斑(8)，且长条形照明光斑(8)处于矩形照明光斑(7)内，长条形照明光斑(8)长度和矩形照明光斑(7)的宽度相等，所述的第一矩形光源(1)为LED光源，第二矩形光源(2)和线光源(3)为LED光源、气体放电光源或卤素灯；线光源(3)通过其中配置的扫描机构(33)使长条形照明光斑(8)从左到右移动，完成从矩形照明光斑(7)最左侧到最右侧的扫描。

2.根据权利要求1所述的一种植物叶绿素荧光在线检测装置，其特性在于所述的线光源(3)包括发光体(31)，照明光学透镜(32)和扫描机构(33)，扫描机构(33)下方与发光体(31)和照明光学透镜(32)依次相连，扫描机构(33)带动发光体(31)和照明光学透镜(32)一起左右移动。