CN104964740A - 光合有效光量子传感器自动检测、校对系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光合有效光量子传感器自动检测、校对系统及方法，系统包括：均匀光源系统(光学积分球、标准光源、可调光源、与可调光源连接的电子衰减器、光探测器、电源柜(与标准及可调光源连接的电源、与电子衰减器连接的衰减器控制器和与光探测器连接的读数表；电源、衰减器控制器和读数表均与上位机连接))、移动光学平台(光学导轨、与光学导轨及上位机分别连接步进电机、可移动底座、经卡座与支撑杆在其上的校对底盘；与出光口中心同轴的校对底盘中心装有通过光谱辐射计与上位机连接的标准探头，与上位机连接的被校传感器均匀在校对底盘中心预设半径区域)、光谱辐射计和上位机，可对被校传感器全量程自动校对，提高校对精度与效率。

Description

光合有效光量子传感器自动检测、校对系统及方法

技术领域

本发明涉及光量子传感器检定技术领域，尤其涉及一种光合有效光量子传感器自动检测、校对系统及方法。

背景技术

量子力学的理论证实，太阳辐射的能量都是由一粒一粒光量子所携带的，用光量子数量来定义辐射强度常用光量子密度，即单位时间内到达或通过单位面积的光量子数，单位为mol/(m2s)(1mol＝6.02257*1023光量子)。对植物光合作用有效的辐射波的光量子密度称为光合有效光量子密度(photosynthetic photon flux density,PPFD),有时也简称光合有效光量子通量(PPF)。目前较多采用光合有效辐射传感器代替，其单位W/m²，测量400-700nm光合作用光的能量。

PPFD不仅是植物群落、农作物、海洋植物生态系统等自养生态系统生产量来源、作物生长模拟研究、土壤碳的固定模拟研究中的关键因素，而且还是陆地生态系统和海洋生态系统CO2循环研究的核心因素，该参数的准确测量对自然界、人类农业生产以及气象和气候学研究的作用极为重要。

当前测量PPFD的方法主要采用光电二极管构成光量子传感器。国外研制光合有效辐射传感器以及调理其输出信号的技术已经成熟，研制的设备环境适应性强且性能优良，但价格不菲，校对也比较麻烦,如常用的LI-COR Inc.生产的LI-190SA单价约为400至500美元，且建议每两年送至美国当地的工厂校对一次，这在国内几乎不可能实现。国内市场高端设备几乎都来源于国外厂商，近些年国内该领域的研究发展迅速，如光量子测量探头可对光量子数进行积分测量；在光合有效辐射传感器调理电路上进行研究，以提高测量精度，但形成商用的较少，很多场合采用便宜的照度传感器代替，测量方式不科学；同时缺少专用校对设备导致校对苦难传感器一致性、稳定性不能满足需求。

当前光合有效光量子密度测量很多采用照度、光合有效辐射传感器代替，其中照度(单位：lux)是以人眼对光的响应，光合有效辐射传感器通过滤波测量400-700nm能量强度，未能够反映量子密度等关系，国内很多将光合有效辐射与光量子密度通量混为一谈，究其原因缺少合适的校对设备。

PPFD很多情况是测量太阳光下的光合光量子密度，传统采用标准灯的校对方式不能够完全模拟太阳光情况，同时相关传感器对不同光源响应不同，对不同光源其测得的值不能够反映真实数值。传统采用标准光源校对照度主要是对用在室内照明的照度传感器校对，而用在太阳光下只能是一个参照值，不同厂家会在太阳光下产生不同的值。目前校准系统主要针对室内照明系统，在量程方面不能够满足更高照度的需求。很多校对标准采用1点或2点校对，不能确保全量程的精度。

将传感器置于室外太阳光下统一校对，校对环境会受到影响，需要根据环境安排校对，同时需要在光下寻找不同强度进行校对。参比设备采用进口光量子传感器，初期阶段由于进口光量子传感器精度较高能够取得较好的精度，但一两年后传感器会发生漂移，导致整体校对不准确。

采用计算方法获取当前光量子密度，需要知道测量点的精度、维度、海拔、天气等情况才能粗略获取当前的光量子通量，在实际操作过程中具有较大的难度，校对出来的传感器准确度偏差。

鉴于此，如何对光合有效光量子传感器进行校对成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种光合有效光量子传感器自动检测、校对系统及方法，可以对被校传感器进行全量程自动校对，提高了校对精度与效率，灵活性高，还可以检测被校传感器的性能(如余弦特性、透光率、光谱灵敏度、标准误差等)。

第一方面，本发明提供一种光合有效光量子传感器自动检测、校对系统，包括：均匀光源系统、移动光学平台、光谱辐射计和上位机；

所述均匀光源系统，用于提供可调节的均匀光源；

所述均匀光源系统，包括：安装在底座上的光学积分球、至少一个标准光源、至少一个可调光源、电子衰减器、光探测器、电源柜；

所述标准光源和可调光源均匀安装在所述光学积分球的出光口的预设半径区域；

所述电子衰减器，安装在所述光学积分球上、与所述可调光源连接，用于调节所述可调光源发出的光的强弱；

所述光探测器，安装在所述光学积分球上，用于测量所述光学积分球内光的辐射强度和均匀性，并为调节光强提供反馈；

所述电源柜，包括：电源、衰减器控制器和读数表；

所述电源、衰减器控制器和读数表均安装在所述电源柜的内部且均与所述上位机连接，所述电源与所述标准光源、可调光源分别连接，所述衰减器控制器与所述电子衰减器连接，所述读数表与所述光探测器连接；

所述衰减器控制器，用于控制所述电子衰减器，以调节所述可调光源发出的光的强弱；

所述移动光学平台，包括：光学导轨、与所述光学导轨和上位机分别连接的步进电机、安装在所述光学导轨上的可移动底座、通过卡座与支撑杆安装在所述可移动底座上的校对底盘；

所述校对底盘的中心与所述光学积分球的出光口的中心同轴设置，所述校对底盘的中心安装有标准探头，所述标准探头通过所述光谱辐射计与所述上位机连接，至少一个被校传感器均匀安装在所述校对底盘的中心的预设半径区域，所述被校传感器与所述上位机连接；

所述步进电机，用于接收所述上位机的信号，根据该信号控制带动皮带在所述光学导轨上移动所述可移动底座；

所述支撑杆，用于调整校对所述卡座的旋转角度。

可选地，所述均匀光源系统，还包括：安装在所述光学积分球的出光口的可调光量挡板，用于调节出光口的面积，以获得不同直径的光束。

可选地，所述标准光源的数量为三个，所述可调光源的数量为一个。

可选地，所述电源包括：为所述标准光源供电的第一电源和为所述可调光源供电的第二电源，所述第一电源与所述标准光源连接，所述第二电源与所述可调光源连接。

可选地，所述标准光源，包括：一个35W标准光源和两个75W标准光源；

所述可调光源，包括：一个150W可调光源；

相应地，所述第一电源，包括一个35W标准光源供电电源和两个75W标准光源供电电源；

所述第二电源，包括：一个150W可调光源供电电源。

可选地，所述光探测器的数量为两个；

和/或，

所述校对底盘具有角度刻度；

和/或，

所述被校传感器的数量为四个，所述四个被校传感器相对于所述校对底盘的中心均匀安装在所述校对底盘的四周。

可选地，所述电源柜还安装有网关，所述上位机通过所述网关与所述第一电源、第二电源、衰减器控制器和读数表分别连接。

可选地，所述光合有效光量子传感器自动检测、校对系统设置在暗室中。

第二方面，本发明提供一种使用上述系统的光合有效光量子传感器自动检测、校对方法，包括：

在均匀光源系统提供不同均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离为预设距离的情况下，上位机通过光谱辐射计及与所述光谱辐射计连接的标准探头获取相同距离不同波段的光的辐射强度，以及通过被校传感器获取第一测量辐射强度；

根据所获取的相同距离不同波段的光的辐射强度，通过第一公式获取相同距离不同波段的光的标准辐射强度，进而根据所述相同距离不同波段的光的标准辐射强度，获取相同距离不同波段的光的标准光量子通量密度；

根据所述相同距离不同波段的光的标准光量子通量密度和所述第一测量辐射强度，对被校传感器进行校对；

或者，

在均匀光源系统提供预设均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离为不同距离的情况下，上位机通过光谱辐射计及与所述光谱辐射计连接的标准探头获取不同距离预设波段的光的辐射强度，以及通过被校传感器获取第二测量辐射强度；

根据所获取的不同距离预设波段的光的辐射强度，通过第一公式获取不同距离预设波段的光的标准辐射强度，进而根据所述不同距离预设波段的光的标准辐射强度，获取不同距离预设波段的光的标准光量子通量密度；

根据所述不同距离预设波段的光的标准光量子通量密度和所述第二测量辐射强度，对被校传感器进行校对；

其中，所述第一公式为：

$E_i={\∫}_{400nm}^{700nm}{E}_{\mathrm{\λ}}\mathrm{d\λ}$

E_i为标准辐射强度E_λ为光谱辐射计在波长λ处标准光谱辐射强度单位：W/(m²*nm)，d为校对底盘与光学积分球出光口的距离。

可选地，所述方法还包括：

将被校传感器校对底盘中央，设置角度为0度，读取当前光辐射W₀，以每隔1度调整被校传感器的角度，获得值W_a，根据第二公式计算得到当前光辐射的标准值W_S；

和/或，

根据第三公式计算得到标准误差Err；

和/或，

先获得当前光辐射的标准值W_S，然后获得通过余弦校正片、滤光片后的辐射值，将当前光辐射的标准值W_S与通过余弦校正片、滤光片后的辐射值的比值作为被校传感器的透光率；

和/或，

根据标准辐射强度E_i，通过第四公式计算得到被校传感器的光谱灵敏度K；

其中，所述第二公式为：

W_S＝W₀×COSθ，

其中，θ为旋转校对的角度；

所述第三公式为：

Err＝(1-W_a/W_S)×100％；

所述第四公式为：

K＝ΔE_i/ΔI_out，

其中，ΔE_i为每次光的辐射强度的变化值，ΔI_out为每次输出电流的变化值。

由上述技术方案可知，本发明的光合有效光量子传感器自动检测、校对系统及方法，可以对被校传感器进行全量程自动校对，提高了校对精度与效率，灵活性高，还可以检测被校传感器的性能(如余弦特性、透光率、光谱灵敏度、标准误差等)。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种光合有效光量子传感器自动检测、校对系统的结构示意图；

图2为图1所示实施例的均匀光源系统的结构示意图；

图3为图1所示实施例的移动光学平台中的校对底盘的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的一种使用图1所示系统的光合有效光量子传感器自动检测、校对方法的流程示意图；

图5为图4所示方法的一种被校传感器校对出图；

图6为本发明另一实施例提供的一种使用图1所示系统的光合有效光量子传感器自动检测、校对方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的校对方案包括：

(1)标准照度光源校对方案

由于照度传感器应用校对相关产品成本低具有较大的市场基础，目前已经形成自己的校对规范，光照度计检定规程(JJG245-2005)规定采用光轨及滑车、灯架、灯丝平面调整仪、光阑等组成，光轨长度6m以上，平直性良好，发光设备采用高于2856k基准灯组实现，主要实现照度传感器的校对及部分特性检测。现有技术中还利用自动化技术进一步提高光照度计检定精度。现有技术中还针对照度计，设有机械装置平台和运动控制系统，用标准光源配合步进电机进行校对，省时省力，能够精确控制标准灯小车位置，方便检定人员安装光照度计，同时提供检定效率。

(2)太阳光校对方案

由于光合量子密度主要针对太阳光的测量，很多校对将传感器放置在太阳光下，进行整体校对。而当前的光量子密度则通过前人的模型计算公式计算出，如现有技术中通过公式与理论修正以提高计算精度。该校对方式如果传感器线性度较好则有较好的一致性。在现有技术中还采用进口光量子传感器太阳光下配合校对方式，在传感器应用初期能够取得较好的精度。

本发明的目的构建模拟太阳光输出、光强可调均匀光源，利用光学平台和可行走支架实现光合有效光量子传感器余弦校正、滤波性能检测，全量程光量子通量密度校对、以及采用导光系统验证传感器精度、一致性，专利为植物光合有效光量子传感器的检测、校对提供可靠系统与方法，改变当前缺少相关校对设备及方法的现状。

图1示出了本发明一实施例提供的一种光合有效光量子传感器自动检测、校对系统的结构示意图，如图1所示，本实施例的光合有效光量子传感器自动检测、校对系统，包括：均匀光源系统、移动光学平台、光谱辐射计19和上位机16；

所述均匀光源系统，用于提供可调节的均匀光源(模拟太阳光)；

所述均匀光源系统，如图2所示，包括：安装在底座上的光学积分球14、至少一个标准光源(1、3和4)、至少一个可调光源8、电子衰减器7、光探测器(5和6)、电源柜15；

所述标准光源(1、3和4)和可调光源8均匀安装在所述光学积分球14的出光口2的预设半径区域；

所述电子衰减器7，安装在所述光学积分球14上、与所述可调光源8连接，用于调节所述可调光源8发出的光的强弱；

所述光探测器(5和6)，安装在所述光学积分球14上，用于测量所述光学积分球14内光的辐射强度和均匀性，并为调节光强提供反馈；

所述电源柜15，包括：电源、衰减器控制器12和读数表23；

所述电源、衰减器控制器12和读数表23均安装在所述电源柜15的内部且均与所述上位机16连接，所述电源与所述标准光源(1、3和4)、可调光源8分别连接，所述衰减器控制器12与所述电子衰减器7连接，所述读数表23与所述光探测器(5和6)连接；

所述衰减器控制器12，用于控制所述电子衰减器7，以调节所述可调光源8发出的光的强弱；

所述移动光学平台，包括：光学导轨18、与所述光学导轨18和上位机16分别连接的步进电机24、安装在所述光学导轨18上的可移动底座22、通过卡座27与支撑杆26安装在所述可移动底座22上的校对底盘20；

所述校对底盘20的中心与所述光学积分球14的出光口2的中心同轴设置，所述校对底盘20的中心安装有标准探头25，所述标准探头25通过所述光谱辐射计19与所述上位机16连接，至少一个被校传感器21均匀安装在所述校对底盘20的中心的预设半径区域，所述被校传感器21与所述上位机16连接；

所述步进电机24，用于接收所述上位机16的信号，根据该信号控制带动皮带在所述光学导轨18上移动所述可移动底座22；

所述支撑杆26，用于调整校对所述卡座27的旋转角度。

在具体应用中，本实施例所述光学积分球14的出光口2可以优选为4寸直径的出光口。

在具体应用中，本实施例所述均匀光源系统，还包括：安装在所述光学积分球14的出光口2的可调光量挡板17，用于调节出光口2的面积，以获得不同直径的光束。

在具体应用中，本实施例所述光探测器(5和6)的数量可以优选为两个。

在具体应用中，本实施例所述校对底盘20具有角度刻度；

在具体应用中，本实施例所述被校传感器21的数量可以优选为四个，所述四个被校传感器21相对于所述校对底盘20的中心均匀安装在所述校对底盘20的四周。

在具体应用中，本实施例所述电源柜还安装有网关13，所述上位机16通过所述网关13与所述第一电源(9和10)、第二电源11、衰减器控制器12和读数表23分别连接。

应说明的是，在具体应用中，本实施例所述光合有效光量子传感器自动检测、校对系统设置在暗室中。

在具体应用中，本实施例所述标准光源的数量可以优选为三个，所述可调光源8的数量可以优选为一个。

在具体应用中，本实施例所述电源可以包括：为所述标准光源(1、3和4)供电的第一电源(9和10)和为所述可调光源8供电的第二电源11，所述第一电源(9和10)与所述标准光源(1、3和4)连接，所述第二电源11与所述可调光源8连接。

在一具体应用中，本实施例所述标准光源，可以包括：一个35W标准光源1和两个75W标准光源(3和4)；

所述可调光源8，可以包括：一个150W可调光源8；

相应地，所述第一电源(9和10)，包括：一个35W标准光源1供电电源9和两个75W标准光源(3和4)供电电源10；

所述第二电源11，包括：一个150W可调光源8供电电源。

举例来说，本实施例均匀光源可采用一个35W标准光源1、两个75W标准光源(3和4)和一个150W可调光源8，35W标准光源1具有560lm光通量和色温2900K，75W标准光源(3和4)具有1400lm光通量和色温3000K，150W可调光源具有2760lm光通量和色温2850K，这四个光源都为卤钨灯，这四个光源均匀放置在所述光学积分球14的出光口2周围，每个可单独点亮，且150W可调光源可以调节亮度输出。积分球内部有反射土层具有高漫反射率，最高可达99％，出光口2波长250nm-2500nm对应紫外、可见光和红外区域。内部涂层采用热塑性反射材料(如聚四氟乙烯等)，近似于全反射，耐热稳定到250度，光强最大能到200000Lux，辐射强度1100W/m²。

参见图4和图6，图4和图6示出了使用本实施例所述系统的两种光合有效光量子传感器自动校对方法。

应说明的是，使用本实施例所述系统，在被校传感器性能测试中余弦误差特性通过调整校对底盘旋转角度，校对底盘有角度刻度，可实现-90-90度的旋转，并可将出光口调整为1mm光束。首先将被校传感器校对底盘中央，设置角度为0度，读取当前光辐射W₀，以每隔1度调整被校传感器的角度，获得值W_a，而当前光辐射W₀的标准值计算如下：

W_S＝W₀×COSθ，

其中，θ为旋转校对的角度。

使用本实施例所述系统的校对过程中，还可以计算出标准误差Err，通过计算测量值与标准值之间的差异获得；

Err＝(1-W_a/W_S)×100％。

使用本实施例所述系统的校对过程中，还可以进行透光率的测量，先测量标准辐射，然后测量通过余弦校正片、滤光片后的辐射值，两者之间比值即为透光率。

使用本实施例所述系统的校对过程中，还可以进行光谱灵敏度的测量，即标准电压值或电流值代表多大的光量子数。

本实施例的光合有效光量子传感器自动检测、校对系统，通过灵活支架结构配合均匀光源可实现余弦特性、透光率测试、灵敏度、标准误差等，灵活距离控制可实现在线全量程校对功能；通过光谱辐射计实测光谱特性计算光量子密度，作为校对参比标准，通过机理计算，以提高校对精度；或采用标准光传感器为参考进行校对。本实施例所述系统亦可用于辐射、照度、紫外、红外等传感器的校对，改变当前相关传感器校对不准、量程不够、方法不可靠等问题；本实施例采用模拟太阳光强度可调人工光源，计算感测作为参照标准值，实现在室内对传感器的太阳环境的响应，提升了传感器校对的便捷性；本实施例，全自动全量程校对方式，可同时校对多个传感器，通过步进电机自动移动被校设备，自动形成拟合曲线和校对参数，大幅度提高校对效率。

图4示出了本发明一实施例提供的一种使用图1所示光合有效光量子传感器自动检测、校对系统的光合有效光量子传感器自动检测、校对方法，如图4所示，本实施例的光合有效光量子传感器自动校对方法如下所述。

401、在均匀光源系统提供不同均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离为预设距离的情况下，上位机通过光谱辐射计及与所述光谱辐射计连接的标准探头获取相同距离不同波段的光的辐射强度，以及通过被校传感器获取第一测量辐射强度。

402、根据所获取的相同距离不同波段的光的辐射强度，通过第一公式获取相同距离不同波段的光的标准辐射强度，进而根据所述相同距离不同波段的光的标准辐射强度，获取相同距离不同波段的光的标准光量子通量密度。

在具体应用中，所述第一公式为：

$E_i={\∫}_{400nm}^{700nm}{E}_{\mathrm{\λ}}d\mathrm{\λ}$

E_i为标准辐射强度，E_λ为光谱辐射计在波长λ处标准光谱辐射强度单位：W/(m²*nm)

在具体应用中，可通过转换获得标准光量子通量密度为校对提供标准数据。

$E_i={\∫}_{400nm}^{700nm}{\mathrm{KE}}_{\mathrm{\λ}}d\mathrm{\λ}$

其中，K＝λ/119.7，K为以量子为单位的光谱灵敏度，单位：umol/(s*W)。

403、根据所述相同距离不同波段的光的标准光量子通量密度和所述第一测量辐射强度，对被校传感器进行校对。

举例来说，对被校传感器进行校对时系统上电，各个部分运行正常，被校准传感器通过旋转安装在校对底盘上四周，一共可以安装4个被校传感器，与光谱辐射计连接的标准探头卡在校对底盘中央，将光学轨道校对底座调整为均匀光源出光口处。将被校传感器中连接到上位机的数据采集卡上，实时采集传感器的输出电压或电流。光谱辐射计通过电脑软件计算标准光量子通量值。软件自动调节均匀光源使在不同区域内如0-200、200-400、400-800、800-1000、1000-1200、1200-1400、1400-1600、1600-1800、1800-2000、2000(单位：umol/m^-2.s^-1)以上随机选择5个点，并可求得传感器光谱灵敏度，拟合曲线实现对传感器全量程校对，参见表1及图5。

表1

本实施例的光合有效光量子传感器自动校对方法，通过在均匀光源系统提供不同均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离为预设距离的情况下，根据获得的相同距离不同波段的光的标准辐射强度和第一测量辐射强度，对被校传感器进行校对，可以对被校传感器进行全量程自动校对，提高了校对精度与效率，灵活性高。

图6示出了本发明另一实施例提供的一种使用图1所示光合有效光量子传感器自动检测、校对系统的光合有效光量子传感器自动检测、校对方法，如图6所示，本实施例的光合有效光量子传感器自动校对方法如下所述。

601、在均匀光源系统提供预设均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离为不同距离的情况下，上位机通过光谱辐射计及与所述光谱辐射计连接的标准探头获取不同距离预设波段的光的辐射强度，以及通过被校传感器获取第二测量辐射强度。

602、根据所获取的不同距离预设波段的光的辐射强度，通过第一公式获取不同距离预设波段的光的标准辐射强度，进而根据所述不同距离预设波段的光的标准辐射强度，获取不同距离预设波段的光的标准光量子通量密度。

在具体应用中，所述第一公式为：

$E_i={\∫}_{400nm}^{700nm}{E}_{\mathrm{\λ}}d\mathrm{\λ}$

E_i为标准辐射强度，E_λ为光谱辐射计在波长λ处标准光谱辐射强度单位：W/(m²*nm)

在具体应用中，可通过转换获得标准光量子通量密度为校对提供标准数据。

$E_i={\∫}_{400nm}^{700nm}{\mathrm{KE}}_{\mathrm{\λ}}d\mathrm{\λ}$

其中，K＝λ/119.7，K为以量子为单位的光谱灵敏度，单位：umol/(s*W)。

603、根据所述不同距离预设波段的光的标准光量子通量密度和所述第二测量辐射强度，对被校传感器进行校对。

本实施例的光合有效光量子传感器自动检测、校对方法，通过在均匀光源系统提供预设均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离为不同距离的情况下，根据获得的不同距离预设波段的光的辐射强度和第二测量辐射强度，对被校传感器进行校对，可以对被校传感器进行全量程自动校对，提高了校对精度与效率，灵活性高。

在具体应用中，图4或图6所示的光合有效光量子传感器自动检测、校对方法，还可以包括：

将被校传感器校对底盘中央，设置角度为0度，读取当前光辐射W₀，以每隔1度调整被校传感器的角度，获得值W_a，根据第二公式计算得到当前光辐射的标准值W_S；

和/或，

根据第三公式计算得到标准误差Err；

和/或，

先获得当前光辐射的标准值W_S，然后获得通过余弦校正片、滤光片后的辐射值，将当前光辐射的标准值W_S与通过余弦校正片、滤光片后的辐射值的比值作为被校传感器的透光率；

和/或，

根据标准辐射强度E_i，通过第四公式计算得到被校传感器的光谱灵敏度K；

其中，所述第二公式为：

W_S＝W₀×COSθ，

其中，θ为旋转校对的角度；

所述第三公式为：

Err＝(1-W_a/W_S)×100％；

所述第四公式为：

K＝ΔE_i/ΔI_out，

其中，ΔE_i为每次光的辐射强度的变化值，ΔI_out为每次输出电流的变化值(即光谱灵敏度K为每单位输出电流或电压对应的光强变化)。

本实施例的光合有效光量子传感器自动检测、校对方法，在使用图1所示系统的校对过程中，还可以实现余弦特性、透光率测试、光谱灵敏度、标准误差等的测量。

在本实施方式中“第一”、“第二”等并不是对先后顺序做出规定，只是对名称做出区别，在本实施方式中，不做出任何的限定。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种光合有效光量子传感器自动检测、校对系统，其特征在于，包括：均匀光源系统、移动光学平台、光谱辐射计和上位机；

所述均匀光源系统，用于提供可调节的均匀光源；

所述均匀光源系统，包括：安装在底座上的光学积分球、至少一个标准光源、至少一个可调光源、电子衰减器、光探测器、电源柜；

所述标准光源和可调光源均匀安装在所述光学积分球的出光口的预设半径区域；

所述电子衰减器，安装在所述光学积分球上、与所述可调光源连接，用于调节所述可调光源发出的光的强弱；

所述光探测器，安装在所述光学积分球上，用于测量所述光学积分球内光的辐射强度和均匀性，并为调节光强提供反馈；

所述电源柜，包括：电源、衰减器控制器和读数表；

所述电源、衰减器控制器和读数表均安装在所述电源柜的内部且均与所述上位机连接，所述电源与所述标准光源、可调光源分别连接，所述衰减器控制器与所述电子衰减器连接，所述读数表与所述光探测器连接；

所述衰减器控制器，用于控制所述电子衰减器，以调节所述可调光源发出的光的强弱；

所述移动光学平台，包括：光学导轨、与所述光学导轨和上位机分别连接的步进电机、安装在所述光学导轨上的可移动底座、通过卡座与支撑杆安装在所述可移动底座上的校对底盘；

所述校对底盘的中心与所述光学积分球的出光口的中心同轴设置，所述校对底盘的中心安装有标准探头，所述标准探头通过所述光谱辐射计与所述上位机连接，至少一个被校传感器均匀安装在所述校对底盘的中心的预设半径区域，所述被校传感器与所述上位机连接；

所述步进电机，用于接收所述上位机的信号，根据该信号控制带动皮带在所述光学导轨上移动所述可移动底座；

所述支撑杆，用于调整校对所述卡座的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述均匀光源系统，还包括：安装在所述光学积分球的出光口的可调光量挡板，用于调节出光口的面积，以获得不同直径的光束。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标准光源的数量为三个，所述可调光源的数量为一个。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电源包括：为所述标准光源供电的第一电源和为所述可调光源供电的第二电源，所述第一电源与所述标准光源连接，所述第二电源与所述可调光源连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述标准光源，包括：一个35W标准光源和两个75W标准光源；

所述可调光源，包括：一个150W可调光源；

相应地，所述第一电源，包括一个35W标准光源供电电源和两个75W标准光源供电电源；

所述第二电源，包括：一个150W可调光源供电电源。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光探测器的数量为两个；

和/或，

所述校对底盘具有角度刻度；

和/或，

所述被校传感器的数量为四个，所述四个被校传感器相对于所述校对底盘的中心均匀安装在所述校对底盘的四周。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源柜还安装有网关，所述上位机通过所述网关与所述第一电源、第二电源、衰减器控制器和读数表分别连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于，所述光合有效光量子传感器自动检测、校对系统设置在暗室中。

9.一种使用权利要求1-8中任一项所述系统的光合有效光量子传感器自动检测、校对方法，其特征在于，包括：

在均匀光源系统提供不同均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离为预设距离的情况下，上位机通过光谱辐射计及与所述光谱辐射计连接的标准探头获取相同距离不同波段的光的辐射强度，以及通过被校传感器获取第一测量辐射强度；

根据所获取的相同距离不同波段的光的辐射强度，通过第一公式获取相同距离不同波段的光的标准辐射强度，进而根据所述相同距离不同波段的光的标准辐射强度，获取相同距离不同波段的光的标准光量子通量密度；

根据所述相同距离不同波段的光的标准光量子通量密度和所述第一测量辐射强度，对被校传感器进行校对；

或者，

在均匀光源系统提供预设均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离为不同距离的情况下，上位机通过光谱辐射计及与所述光谱辐射计连接的标准探头获取不同距离预设波段的光的辐射强度，以及通过被校传感器获取第二测量辐射强度；

根据所获取的不同距离预设波段的光的辐射强度，通过第一公式获取不同距离预设波段的光的标准辐射强度，进而根据所述不同距离预设波段的光的标准辐射强度，获取不同距离预设波段的光的标准光量子通量密度；

根据所述不同距离预设波段的光的标准光量子通量密度和所述第二测量辐射强度，对被校传感器进行校对；

其中，所述第一公式为：

$E_i={\∫}_{400nm}^{700nm}{E}_{\mathrm{\λ}}d\mathrm{\λ}$

E_i为标准辐射强度，E_λ为光谱辐射计在波长λ处标准光谱辐射强度单位：W/(m²*nm)，d为校对底盘与光学积分球出光口的距离。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

将被校传感器校对底盘中央，设置角度为0度，读取当前光辐射W₀，以每隔1度调整被校传感器的角度，获得值W_a，根据第二公式计算得到当前光辐射的标准值W_S；

和/或，

根据第三公式计算得到标准误差Err；

和/或，

先获得当前光辐射的标准值W_S，然后获得通过余弦校正片、滤光片后的辐射值，将当前光辐射的标准值W_S与通过余弦校正片、滤光片后的辐射值的比值作为被校传感器的透光率；

和/或，

根据标准辐射强度E_i，通过第四公式计算得到被校传感器的光谱灵敏度K；

其中，所述第二公式为：

W_S＝W₀×COSθ，

其中，θ为旋转校对的角度；

所述第三公式为：

Err＝(1-W_a/W_S)×100％；

所述第四公式为：

K＝ΔE_i/ΔI_out，

其中，ΔE_i为每次光的辐射强度的变化值，ΔI_out为每次输出电流的变化值。