CN205102916U - 用于植物生长的光学测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于植物生长的光学测试装置，包括：多个光探测器，分别用以检测不同波段的光；信号处理单元，连接于所述光探测器，并将来自光探测器的光电流信号转变成光子通量与密度信号；显示单元，连接于所述信号处理单元，用以显示所述光子通量与密度信号。本实用新型装置成本低，操作方便（直接在一个面板上显示各种数据）。测试的结果与植物生长状况直接相关，可以真正帮助植物生长者改善所生长植物的质量或者数量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于植物生长的光学测试装置，属于植物照明技术领域。
背景技术
植物生长时，光照是至关重要的条件之一，它的质量、数量和光照时间决定了植物是否可以健康生长。光照不仅影响光合作用，而且还影响植物的光周期，光型态和光取向等。它决定了很多种植物的开花/结果时间，植物的高矮，胖瘦，以及生长的方向和植物的营养组分与含量多少等。
由于生化反应的不同，植物在不同生长阶段对于养分种类和光波长的需求是不一样的。比如在生长初期主要是根与苗的生长发育，有些植物最需要的是与氮有关的营养物质，后续的还需要磷和钾等营养素。而对于光照的需求，在育苗和初期生长过程中，主要需求以短波长，比如蓝光为主的光能量。而随着生长大量的叶片，花和果实，植物越来越多的需要长波长的，比如红光的光子能量。
目前在植物生长过程中对于光质量(各种波长的组分)和光数量(总的光子数)的测量是远远不够的，主要原因是目前的农业与植物业主要还是靠天吃饭，靠自然得到的太阳光来生长植物。所以，没有必要进行精确的测量。但是随着农业，植物业的发展，越来越多的植物生长在室内进行并使用大量的人造光源。而为了节约能源，人们需要对于不同光波长和光数量进行测试与控制，以便在最低能源的消耗下，生长出最佳的作物。因此，对于光源的质量与光数量的测试越来越重要。
目前对于室内或大棚里植物生长光的测试，主要是2种：一个是测试光的照度；另一个是在400-700nm波长范围内的光功率或者光的密度，即所谓的PPFD(photosyntheticphotonfluxdensity)。
目前在植物生长过程中对于光的测试主要集中在400-700nm的光能量，光子通量或者光密度上，没有对于不同波长的比例进行检测。如果使用复杂的光谱仪，设备过于昂贵，并且操作不方便(需要电脑控制与显示)。
由于上面提到的原因，一般光学相关测试的结果与植物生长状况没有很大关系。无法真正帮助植物生长者改善所生长植物的质量或者数量。因此造成了很大的浪费。由于植物生长通常需要几个月的时间，一旦发现所用的光源不适合，已经造成了很大的时间和经济上的损失。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于植物生长的光学测试装置，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
本实用新型实施例公开了一种用于植物生长的光学测试装置，包括：
多个光探测器，分别用以检测不同波段的光；
信号处理单元，连接于所述光探测器，并将来自光探测器的光电流信号转变成光子通量密度信号；
显示单元，连接于所述信号处理单元，用以显示所述光子通量密度信号。
进一步地，所述光探测器为硅基光探测器。
进一步地，所述光探测器为光二极管，每个所述光二极管上分别配有光学膜以测试特定波段的光。
进一步地，所述不同波段包括360-400nm、400-500nm、500-600nm、600-700nm和700-760nm。
进一步地，所述信号处理单元对光电流信号进行处理还可以获得所有波段总的光子通量信息，并将该信息通过显示单元实时显示。
进一步地，所述信号处理单元对光电流信号进行处理还可以获得蓝光与红光的比例信息、红光与远红光比例信息、紫光与远红光占比信息，并将该信息通过显示单元实时显示。
进一步地，所述信号处理单元对光电流信号进行处理还可以获得光合作用有效光子通量密度，并将该信息通过显示单元实时显示。
进一步地，所述多个探测器集成于同一模块内。
进一步地，所述多个探测器、信号处理单元和显示单元设置于同一保护壳内，该保护壳外侧设置有手持把手。
与现有技术相比，本新型的光学测试装置集成了多个光波段测量的探测器，体积小，便于手持，通过显示单元可以显示总光子通量、各波段光子通量与密度、显示蓝光与红光的比例，紫光或者远红光的比例，红光与远红光的比例、以及YPFD等。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，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。
图1所示为本实用新型具体实施例中用于植物生长的光学测试装置的模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参图1所示，用于植物生长的光学测试装置，包括：
多个光探测器，分别用以检测不同波段的光；
信号处理单元，连接于光探测器，并将来自光探测器的光电流信号转变成光子通量与密度信号；
显示单元，连接于信号处理单元，用以显示光子通量与密度信号。
在一实施例中，光探测器为硅基光探测器。
在另一实施例中，光探测器为光二极管，每个光二极管上分别配有光学膜(滤光片)，保证该探测器只测试该波段的光，并且在该波段，光探测器对于所有波长的光的响应相同(在10％的误差之内)。
上述多个光探测器集成在一个框架内，每个探测器对应一个信号输出。具体地，每个光探测器对应于一个波段，比如可以分为360-400nm；400-500nm，500-600nm，600-700nm，700-760nm等。
亦即，所述多个探测器包括波段范围在360-400nm的紫光探测器、波段范围在400-500nm的蓝光探测器、波段范围在500-600nm的绿光探测器、波段范围在600-700nm的红光探测器、以及波段范围在700-760nm的远红光探测器。
信号处理单元为一计算单元，可以包括微处理器(MCU)，该MCU可以包括中央处理单元(CentralProcessingUnit,CPU)、只读存储模块(read-onlymemory,ROM)、随机存储模块(randomaccessmemory,RAM)、定时模块、数字模拟转换模块(A/Dconverter)、以及复数输入/输出埠。当然，控制器也可以采用其它形式的集成电路，如：特定用途集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)或现场可程序化门阵列(FieldProgrammableGateArray，FPGA)等。
信号经过计算单元处理后，可以通过显示单元显示如下信号：
360-760nm的总光子通量，光子通量密度；
360-400nm(即所谓紫光)的光子通量与密度；
400-500nm(即所谓蓝光)的光子通量与密度；
500-600nm(即所谓绿光)的光子通量与密度；
600-700nm(即所谓红光)光子通量与密度；
700-760nm(即所谓远红光)光子通量与密度；
蓝光与红光的比例，紫光或者远红光的比例，红光与远红光的比例等；
YPFD(yieldedPhotonfluxdensity)即所谓的光合作用有效光子通量密度。
信号处理单元还包括校正系数的引入，信号的放大。
进一步地，多个探测器集成于同一模块内。多个探测器、信号处理单元和显示单元设置于同一保护壳内，该保护壳外侧设置有手持把手。
本实用新型装置成本低，操作方便(直接在一个LCD面板上显示各种数据)。测试的结果与植物生长状况直接相关，可以真正帮助植物生长者改善所生长植物的质量或者数量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于植物生长的光学测试装置，其特征在于，包括：
多个光探测器，分别用以检测不同波段的光；
信号处理单元，连接于所述光探测器，并将来自光探测器的光电流信号转变成光子通量与密度信号；
显示单元，连接于所述信号处理单元，用以显示所述光子通量与密度信号。
2.根据权利要求1所述的用于植物生长的光学测试装置，其特征在于：所述光探测器为硅基光探测器。
3.根据权利要求1所述的用于植物生长的光学测试装置，其特征在于：所述光探测器为光二极管，每个所述光二极管上分别配有光学膜以测试特定波段的光。
4.根据权利要求1至3任一所述的用于植物生长的光学测试装置，其特征在于：所述不同波段包括360-400nm、400-500nm、500-600nm、600-700nm和700-760nm。
5.根据权利要求1所述的用于植物生长的光学测试装置，其特征在于：所述信号处理单元对光电流信号进行处理还可以获得所有波段总的光子通量与密度信息，并将该信息通过显示单元实时显示。
6.根据权利要求1所述的用于植物生长的光学测试装置，其特征在于：所述信号处理单元对光电流信号进行处理还可以获得蓝光与红光的比例信息、红光与远红光比例信息、紫光与远红光占比信息，并将该信息通过显示单元实时显示。
7.根据权利要求1、5或6所述的用于植物生长的光学测试装置，其特征在于：所述信号处理单元对光电流信号进行处理还可以获得光合作用有效光子通量密度，并将该信息通过显示单元实时显示。
8.根据权利要求1所述的用于植物生长的光学测试装置，其特征在于：所述多个探测器集成于同一模块内。
9.根据权利要求1所述的用于植物生长的光学测试装置，其特征在于：所述多个探测器、信号处理单元和显示单元设置于同一保护壳内，该保护壳外侧设置有手持把手。
Priority Applications (1)
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| CN106645594A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-05-10 | 重庆文理学院 | 一种基于光谱对植物生长状况影响的实验方法 |
| CN108885277A (zh) * | 2016-04-18 | 2018-11-23 | 索尼公司 | 信息处理设备、信息处理方法和程序 |
| CN109310053A (zh) * | 2016-06-16 | 2019-02-05 | 索尼公司 | 信息处理设备，信息处理方法及程序 |
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