CN116399804A - 一种测量液体样品的光合测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量液体样品的光合测量装置，所述光合测量装置包括：空气供应机构；二氧化碳分析器；液体样品室，所述液体样品室外侧设置有光源；控制阀组，所述控制阀组通过第一管路与所述空气供应机构连接，所述控制阀组通过第二管路与所述二氧化碳分析器连接，所述控制阀组通过第三管路与所述液体样品室连接，所述第三管路的管口位于所述液体样品室的液面以下，所述控制阀组通过第四管路与所述液体样品室连接，所述第四管路的管口位于所述液体样品室的液面以上，所述控制阀组能够分别控制所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路的通断。本发明中，能够于微藻悬浮液等液体样品进行测量，扩大了光合仪的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及光合测量设备技术领域，进一步地涉及一种测量液体样品的光合测量装置。
背景技术
光合仪是一种测量植物光合速率的仪器。测量时，用可开合的叶室将植物叶片夹住，形成一个密闭空间，测量其中CO2的消耗速率，从而了解其光合强弱。光合仪一般均能够测量植物叶片等干燥材料，但是，对于微藻悬浮液等液体样品则无法测量，这大大限制了光合仪的应用范围。
因此，有必要设计一种测量液体样品的光合测量装置来解决上述问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种测量液体样品的光合测量装置，能够于微藻悬浮液等液体样品进行测量，扩大了光合仪的应用范围。
为了实现上述目的，本发明提供一种测量液体样品的光合测量装置，包括：
空气供应机构，用于供应空气；
二氧化碳分析器，用于测量气体中二氧化碳浓度；
液体样品室，用于盛放待检测液体样品，所述液体样品室外侧设置有光源，所述光源用于提供光合作用所需的光照；
控制阀组，所述控制阀组通过第一管路与所述空气供应机构连接，所述控制阀组通过第二管路与所述二氧化碳分析器连接，所述控制阀组通过第三管路与所述液体样品室连接，所述第三管路的管口位于所述液体样品室的液面以下，所述控制阀组通过第四管路与所述液体样品室连接，所述第四管路的管口位于所述液体样品室的液面以上，所述控制阀组能够分别控制所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路的通断。
在一些实施方式中，所述空气供应机构，包括：
气源，用于存储空气，所述气源与所述第一管路的一端连接，所述第一管路的另一端与所述控制阀组连接；
气泵，设置于所述第一管路上，所述气泵位于所述气源与所述控制阀组之间；
流量计，设置于所述第一管路上，所述流量计位于所述气泵与所述控制阀组之间。
在一些实施方式中，所述第一管路上设置有第一过滤器，所述第一过滤器设置于所述气源与所述气泵之间，用于过滤气体中的粉尘微粒。
在一些实施方式中，所述第二管路上设置有干燥器，所述干燥器设置于所述控制阀组与所述二氧化碳分析器之间，用于去除气体中的水分。
在一些实施方式中，所述第二管路上还设置有第二过滤器，所述第二过滤器设置于所述干燥器与所述二氧化碳分析器之间，用于去除气体中的粉尘微粒。
在一些实施方式中，所述第三管路上设置有气泡头，所述气泡头位于所述第三管路远离所述控制阀组的一端，所述气泡头用于排出微气泡。
在一些实施方式中，所述第四管路上设置有疏水过滤器和水汽平衡管，所述疏水过滤器设置于所述液体样品室与所述控制阀组之间，用于阻止液体进入所述第四管路；所述水汽平衡管设置于所述疏水过滤器与所述控制阀组之间，用于降低所述第四管路中的水汽含量。
在一些实施方式中，所述液体样品室包括开口容器、塞子，所述塞子可拆卸盖设于所述开口容器的容器口处，所述开口容器上设置有透光部，所述光源设置于所述透光部的外侧；所述塞子上设置有两个通孔，所述第三管路和所述第四管路分别通过对应的所述通孔插入所述开口容器内。
在一些实施方式中，所述控制阀组包括第一三通阀和第二三通阀，所述第一三通阀的第一端口与所述第一管路连接，所述第一三通阀的第二端口与所述第二三通阀的第二端口连接，所述第一三通阀的第三端口与所述第三管路连接，所述第二三通阀的第一端口与所述第二管路连接，所述第二三通阀的第二端口与所述第四管路连接。
在一些实施方式中，所述空气供应机构包括：气源、气泵和流量计，所述气源为空密闭容器、气袋或气球，所述气源与所述第一管路的一端连接，所述第一管路的另一端与所述控制阀组连接，所述气泵设置于所述第一管路位于所述气源与所述控制阀组之间，所述流量计设置于所述第一管路位于所述气泵与所述控制阀组之间，所述第一管路上设置有第一过滤器，所述第一过滤器设置于所述气源与所述气泵之间，用于过滤气体中的粉尘微粒；
和/或，所述第二管路上设置有干燥器和第二过滤器，所述干燥器设置于所述控制阀组与所述二氧化碳分析器之间，所述干燥器为硅胶干燥剂或无水氯化钙干燥剂，所述第二过滤器设置于所述干燥器与所述二氧化碳分析器之间，用于去除气体中的粉尘微粒；
和/或，所述第三管路上设置有气泡头，所述气泡头位于所述第三管路远离所述控制阀组的一端，所述气泡头用于排出微气泡；所述液体样品室包括开口容器、塞子，所述塞子可拆卸盖设于所述开口容器的容器口处，所述开口容器为平底透明容器，所述光源固定于所述开口容器的底部或侧面，所述光源为LED灯或卤素灯且亮度可调；所述塞子上设置有两个通孔，所述第三管路和所述第四管路分别通过对应的所述通孔插入所述开口容器内；
和/或，所述第四管路上设置有疏水过滤器和水汽平衡管，所述疏水过滤器设置于所述液体样品室与所述控制阀组之间，所述疏水过滤器包含有聚四氟乙烯用于阻止液体进入所述第四管路；所述水汽平衡管设置于所述疏水过滤器与所述控制阀组之间，所述水汽平衡管包含有萘烷全氟化物离子交换树脂用于降低所述第四管路中的水汽含量；
和/或，所述控制阀组包括第一三通阀和第二三通阀，所述第一三通阀和所述第二三通阀为手动三通阀或电控三通阀，所述第一三通阀的第一端口与所述第一管路连接，所述第一三通阀的第二端口与所述第二三通阀的第二端口连接，所述第一三通阀的第三端口与所述第三管路连接，所述第二三通阀的第一端口与所述第二管路连接，所述第二三通阀的第二端口与所述第四管路连接；
和/或，还包括计算机和控制器，所述计算机与所述控制器连接，所述控制器分别与所述空气供应机构、二氧化碳分析器、所述光源和所述控制阀组连接，用于控制各部件的工作状态。
与现有技术相比，本发明所提供的测量液体样品的光合测量装置至少具有以下之一的有益效果：
1、本发明所提供的测量液体样品的光合测量装置，液体样品不涉及蒸腾速率，故无需设置H2O分析器，其结构更简单，成本更低廉；
2、本发明所提供的光合测量装置，通过切换三通阀的通断，可分别测量CO2参比浓度和CO2样品浓度，无需双通道的二氧化碳分析器，仅需要一个二氧化碳分析器即可，结构更简单，成本更低廉。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明的优选实施例光合测量装置的结构示意图；
图2是本发明的优选实施例光合测量装置另一工作状态的结构示意图；
图3是本发明的优选实施例液体样品室的结构示意图。
附图标号说明：
气源1，第一过滤器2，气泵3，第一管路4，流量计5，第一三通阀6，第二三通阀7，第二管路8，干燥器9，第二过滤器10，二氧化碳分析器11，第三管路12，气泡头13，液体样品室14，光源15，第四管路16，疏水过滤器17，水汽平衡器18，开口容器19，塞子20，计算机21，控制器22。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在一个实施例中，参考说明书附图1至图3，本发明所提供的一种测量液体样品的光合测量装置，包括：空气供应机构、二氧化碳分析器11、液体样品室14和控制阀组。空气供应机构用于供应空气，二氧化碳分析器11用于测量气体中二氧化碳浓度。液体样品室14用于盛放待检测液体样品，液体样品室14外侧设置有光源15，光源15用于提供光合作用所需的光照。控制阀组通过第一管路4与空气供应机构连接，控制阀组通过第二管路8与二氧化碳分析器11连接，控制阀组通过第三管路12与液体样品室14连接，第三管路12的管口位于液体样品室14的液面以下，控制阀组通过第四管路16与液体样品室14连接，第四管路16的管口位于液体样品室14的液面以上，控制阀组能够分别控制第一管路4、第二管路8、第三管路12、第四管路16的通断。
在一个实施例中，参考说明书附图1，空气供应机构包括：气源1、气泵3和流量计4，气源1用于存储空气。由于空气中CO2浓度不稳定，会干扰测量数据，不能直接从空气中抽气使用，需要使用气源1以获得稳定的CO2供应，保证测量数据的稳定和准确。气源1可以是体积较大的空塑料桶，也可以是大的塑料气袋或大容量气球等。气源1与第一管路4的一端连接，第一管路4的另一端与控制阀组连接，气泵3设置于第一管路4上，气泵3位于气源1与控制阀组之间。流量计5设置于第一管路4上，流量计5位于气泵3与控制阀组之间。
进一步地，第一管路4上设置有第一过滤器2，第一过滤器2设置于气源1与气泵3之间，用于过滤气体中的粉尘微粒。气泵3抽取气源1中的空气，并推送到流量计5，测量空气流量数值，该数值将参与光合速率的计算。空气流量的高低，可通过调整气泵3的转速进行调节。气源1后设置第一过滤器2过滤空气中的粉尘微粒，以保护气泵3及后续的各个部件，延长各部件使用寿命。
在一个实施例中，参考说明书附图1，第二管路8上设置有干燥器9，干燥器9设置于控制阀组与二氧化碳分析器11之间，用于去除气体中的水分。第二管路8上还设置有第二过滤器10，第二过滤器10设置于干燥器9与二氧化碳分析器11之间，用于去除气体中的粉尘微粒。由于从液体样品室14出来的气体水汽含量高，会干扰二氧化碳分析器11的读数。通过在二氧化碳分析器11前设置有干燥剂，成分可以是硅胶干燥剂、无水氯化钙干燥剂等，可彻底吸收气路中的全部水分，得到干燥的干空气，从而排除水汽的干扰，保证二氧化碳分析器11的测量准确、稳定。干燥剂后部设置灰尘过滤器，可防止干燥剂中的粉尘进入二氧化碳分析器11，延长使用寿命。
进一步地，第三管路12上设置有气泡头13，气泡头13位于第三管路12远离控制阀组的一端，气泡头13用于排出微气泡。通过设置气泡头13可通入微小气泡以增加与液体样品的接触面。
第四管路16上设置有疏水过滤器17和水汽平衡管18，疏水过滤器17设置于液体样品室14与控制阀组之间，用于阻止液体进入第四管路16。水汽平衡管18设置于疏水过滤器17与控制阀组之间，用于降低第四管路16中的水汽含量。由于出气管水汽含量高，干燥剂消耗很快，通过在干燥剂前设置水汽平衡管18，材质优选萘烷全氟化物离子交换树脂，该材料具有透水不透气的特性，可最大限度将管路中的高浓度水汽散失到空气中，降低气路中的水汽含量，从而有效节约干燥剂的消耗。由于气泡破裂或喷溅可能会有液态水进入气路，如果气路接错或误吸水还可能导致二氧化碳分析器11进水损坏。通过在水汽平衡管18前设置一个疏水过滤器17，材质优选聚四氟乙烯，该材料具有透气不透水的特性，可有效阻止液态水进入气路和二氧化碳分析器11。
在一个实施例中，参考说明书附图3，液体样品室14包括开口容器19、塞子20，塞子20可拆卸盖设于开口容器19的容器口处，开口容器19上设置有透光部，光源15设置于透光部的外侧；塞子20上设置有两个通孔，第三管路12和第四管路16分别通过对应的通孔插入开口容器19内。
具体地，开口容器19采用透明材质，可采用玻璃、有机玻璃等高透光性材料。一是便于观察样品状态，二是可以用光源照光以启动样品室内光合作用的进行。光源15可以是LED灯也可以是卤素灯，亮度可调，以满足各种光强下的光合作用测量需要。光源15可以设置魔术贴等方式固定到液体样品室14底部或侧面，为其提供光照。液体样品室14可以为圆柱形，上口开放，底部封闭。底部可设置为透明材质的平板，以使液体样品室14稳固地放置在地面、桌面、试验台等平面上。液体样品室14上口可塞入塞子20用来密封。塞子20可取下，以方便倾倒和更换液体样品。塞子20有两个垂直通孔，可插入通气管，连通液体样品室14内外。进气管底部末端较长，接近液体样品室14底部并设有一个气泡头13，可通入微小气泡以增加与液体样品的接触面。
在一个实施例中，参考说明书附图1、图2，控制阀组包括第一三通阀6和第二三通阀7，第一三通阀6的第一端口与第一管路4连接，第一三通阀6的第二端口与第二三通阀7的第二端口连接，第一三通阀6的第三端口与第三管路12连接，第二三通阀7的第一端口与第二管路8连接，第二三通阀7的第二端口与第四管路16连接。
具体地，气路中设有两个三通阀，可以是手动三通阀也可以是电控三通阀，可调整气路的通断，从而控制气流是否流经液体样品室14。不流经液体样品室14时，如图2，气体直接进入二氧化碳分析器11，测得CO2参比浓度。流经液体样品室14时，如图1，气体经气泡头13在液体样品中排出微气泡。液体样品在光源15的照射下进行光合作用，消耗CO2，液体样品室14内的CO2浓度降低。液体样品室14内的气体进入二氧化碳分析器11，测得CO2样品浓度。由于光合作用的存在，CO2样品浓度与CO2参比浓度存在一定的差值，差值越大表明样品的光合速率越大。结合流量值，可计算得到光合速率数值。
进一步地，光合测量装置还包括计算机21和控制器22，计算机21与控制器22连接，控制器22分别与气泵3、流量计5、第一三通阀6、第二三通阀7、二氧化碳分析器11、光源15等部件连接，用于控制各部件的工作状态，实现自动化的系统控制、数据采集和数据计算。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，包括：
空气供应机构，用于供应空气；
二氧化碳分析器，用于测量气体中二氧化碳浓度；
液体样品室，用于盛放待检测液体样品，所述液体样品室外侧设置有光源，所述光源用于提供光合作用所需的光照；
控制阀组，所述控制阀组通过第一管路与所述空气供应机构连接，所述控制阀组通过第二管路与所述二氧化碳分析器连接，所述控制阀组通过第三管路与所述液体样品室连接，所述第三管路的管口位于所述液体样品室的液面以下，所述控制阀组通过第四管路与所述液体样品室连接，所述第四管路的管口位于所述液体样品室的液面以上，所述控制阀组能够分别控制所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路的通断。
2.根据权利要求1所述的测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，所述空气供应机构，包括：
气源，用于存储空气，所述气源与所述第一管路的一端连接，所述第一管路的另一端与所述控制阀组连接；
气泵，设置于所述第一管路上，所述气泵位于所述气源与所述控制阀组之间；
流量计，设置于所述第一管路上，所述流量计位于所述气泵与所述控制阀组之间。
3.根据权利要求2所述的测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，
所述第一管路上设置有第一过滤器，所述第一过滤器设置于所述气源与所述气泵之间，用于过滤气体中的粉尘微粒。
4.根据权利要求1所述的测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，
所述第二管路上设置有干燥器，所述干燥器设置于所述控制阀组与所述二氧化碳分析器之间，用于去除气体中的水分。
5.根据权利要求4所述的测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，
所述第二管路上还设置有第二过滤器，所述第二过滤器设置于所述干燥器与所述二氧化碳分析器之间，用于去除气体中的粉尘微粒。
6.根据权利要求1所述的测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，
所述第三管路上设置有气泡头，所述气泡头位于所述第三管路远离所述控制阀组的一端，所述气泡头用于排出微气泡。
7.根据权利要求1所述的测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，
所述第四管路上设置有疏水过滤器和水汽平衡管，所述疏水过滤器设置于所述液体样品室与所述控制阀组之间，用于阻止液体进入所述第四管路；所述水汽平衡管设置于所述疏水过滤器与所述控制阀组之间，用于降低所述第四管路中的水汽含量。
8.根据权利要求1所述的测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，
所述液体样品室包括开口容器、塞子，所述塞子可拆卸盖设于所述开口容器的容器口处，所述开口容器上设置有透光部，所述光源设置于所述透光部的外侧；所述塞子上设置有两个通孔，所述第三管路和所述第四管路分别通过对应的所述通孔插入所述开口容器内。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，
所述控制阀组包括第一三通阀和第二三通阀，所述第一三通阀的第一端口与所述第一管路连接，所述第一三通阀的第二端口与所述第二三通阀的第二端口连接，所述第一三通阀的第三端口与所述第三管路连接，所述第二三通阀的第一端口与所述第二管路连接，所述第二三通阀的第二端口与所述第四管路连接。
10.根据权利要求1所述的测量液体样品的光合测量装置，其特征在于，
所述空气供应机构包括：气源、气泵和流量计，所述气源为空密闭容器、气袋或气球，所述气源与所述第一管路的一端连接，所述第一管路的另一端与所述控制阀组连接，所述气泵设置于所述第一管路位于所述气源与所述控制阀组之间，所述流量计设置于所述第一管路位于所述气泵与所述控制阀组之间，所述第一管路上设置有第一过滤器，所述第一过滤器设置于所述气源与所述气泵之间，用于过滤气体中的粉尘微粒；
和/或，所述第二管路上设置有干燥器和第二过滤器，所述干燥器设置于所述控制阀组与所述二氧化碳分析器之间，所述干燥器为硅胶干燥剂或无水氯化钙干燥剂，所述第二过滤器设置于所述干燥器与所述二氧化碳分析器之间，用于去除气体中的粉尘微粒；
和/或，所述第三管路上设置有气泡头，所述气泡头位于所述第三管路远离所述控制阀组的一端，所述气泡头用于排出微气泡；所述液体样品室包括开口容器、塞子，所述塞子可拆卸盖设于所述开口容器的容器口处，所述开口容器为平底透明容器，所述光源固定于所述开口容器的底部或侧面，所述光源为LED灯或卤素灯且亮度可调；所述塞子上设置有两个通孔，所述第三管路和所述第四管路分别通过对应的所述通孔插入所述开口容器内；
和/或，所述第四管路上设置有疏水过滤器和水汽平衡管，所述疏水过滤器设置于所述液体样品室与所述控制阀组之间，所述疏水过滤器包含有聚四氟乙烯用于阻止液体进入所述第四管路；所述水汽平衡管设置于所述疏水过滤器与所述控制阀组之间，所述水汽平衡管包含有萘烷全氟化物离子交换树脂用于降低所述第四管路中的水汽含量；
和/或，所述控制阀组包括第一三通阀和第二三通阀，所述第一三通阀和所述第二三通阀为手动三通阀或电控三通阀，所述第一三通阀的第一端口与所述第一管路连接，所述第一三通阀的第二端口与所述第二三通阀的第二端口连接，所述第一三通阀的第三端口与所述第三管路连接，所述第二三通阀的第一端口与所述第二管路连接，所述第二三通阀的第二端口与所述第四管路连接；
和/或，还包括计算机和控制器，所述计算机与所述控制器连接，所述控制器分别与所述空气供应机构、二氧化碳分析器、所述光源和所述控制阀组连接，用于控制各部件的工作状态。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310245752.3A CN116399804A (zh) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | 一种测量液体样品的光合测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310245752.3A CN116399804A (zh) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | 一种测量液体样品的光合测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116399804A true CN116399804A (zh) | 2023-07-07 |
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Family Applications (1)
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