CN206531572U - 一种作物冠层内光合有效辐射测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，包括：第一滑台机构、传感器、垂直支撑杆、底座、支架，所述第一滑台机构包括第一电机、第一滑轨、第一丝杠和固定连接于所述第一丝杠的第一滑块，并且所述第一滑台机构垂直于所述垂直支撑杆且可滑动地固定于所述垂直支撑杆上；所述传感器固定于所述第一滑块上；所述第一电机用于驱动所述第一丝杠作双向移动，进而驱动所述传感器作双向移动；所述垂直支撑杆可移动地固定于所述底座上。本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置可以连续地且自动地采集作物冠层内的辐射分布，可以根据研究需求设置自动地调整采集时间和测量范围，且因为仅仅采用一个传感器而导致其成本大大地降低。

Description

一种作物冠层内光合有效辐射测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种农田生态环境监测装置。更具体地，本实用新型涉及一种作物冠层内光合有效辐射测量装置。

背景技术

作物冠层内光合有效辐射分布状况是能量平衡的重要要素，影响着植株的光合作用及生长发育，最终影响到产量形成与农田生产力。作物产量的形成，是利用太阳光能把无机物转变为有机物的过程。一般来说，植物干物质的90％～95％是来自光合作用，可以说光能利用率的大小就决定了作物产量的高低。光在作物群体中的分布状况主要由冠层结构决定，与辐射分布及其对光能的利用有着密切关系。有研究认为植物冠层中光分布造成光合作用的差异远远大于其它因素造成的差异。测量分析作物冠层结构、冠层内辐射分布状况与光合作用之间的关系是研究植物生长发育和产量形成的重要研究内容，而测量分析冠层内光合有效辐射分布状况是模型模拟作物光合生产力的重要基础。所以，精准测量作物群体冠层内的光合有效辐射分布特征对于提高作物光合生产力预测及模型模拟精度尤为重要。

目前，对光合有效辐射的测量主要是利用一些冠层分析仪。如美国Decagon公司生产的AccuPAR植物冠层分析仪，探测杆长84cm，内嵌80个光量子传感器；英国Delta-T公司生产的SunScan植物冠层分析仪，在100cm的探杆上内嵌80个光量子传感器；美国Licor公司生产的LAI2200C植物冠层分析仪，是利用“鱼眼”型光学传感器(垂直视野范围148°，水平视野范围360°)测量树冠上、下5个角度的透射光线，等等。

然而，这些冠层分析仪虽然便携、都可以灵活地测定冠层上下瞬时 的光合有效辐射量，但是基本需要人工手持，定时测量一天中某个时间点的辐射量，测量高度及水平度由手持者操控决定，很难准确掌控。因为随着太阳高度角、植物冠层结构的变化，冠层内的光照辐射传输分布也在不断的变化中，为了深入研究揭示植物冠层群体结构、冠层内辐射传输分布和作物光合生产力的关系，更需要准确测量作物群体冠层内的辐射分布状况。

另外，为了获得相对准确而可信的研究结果，研究设计通常需要设置多个处理、每个处理至少3个重复或以上，也就需要同时采集多个不同样地的数据。为此，现有的用于光合有效辐射测量的装置通常都包括多个用于测量光合有效辐射的传感器，因而这样的装置价格相对较高。因此，降低现有装置的成本也是一个需要解决的问题。

综上，本领域亟需一种光合有效辐射测量装置，其可以连续地、自动地采集作物冠层内的辐射分量，准确地测量光合有效辐射在作物群体冠层内的传输及空间分布，自动调整采集时间和测量范围，和/或具有较低成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光合有效辐射测量装置，其旨在解决以下一个或者多个技术问题：连续且自动地采集作物群体冠层内的辐射分量，自动地调整采集时间和测量范围，大大地降低成本。

为此，本实用新型提供了一种作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，包括：第一滑台机构、传感器、垂直支撑杆、底座、支架，所述第一滑台机构包括第一电机、第一滑轨、第一丝杠和固定连接于所述第一丝杠的第一滑块，并且所述第一滑台机构垂直于所述垂直支撑杆且可滑动地固定于所述垂直支撑杆上；所述传感器固定于所述第一滑块上；所述第一电机用于驱动所述第一丝杠作双向移动，进而驱动所述传感器作双向移动；所述垂直支撑杆可移动地固定于所述底座上，并且

所述第二滑台机构包括第二电机、第二滑轨、第二丝杠和固定连接于所述第二丝杠的第二滑块，并且所述第二丝杠的移动方向在水平面上 不同于所述第一丝杠的移动方向；所述垂直支撑杆固定连接于所述第二滑块；所述第二电机用于驱动所述第二丝杠作双向移动，进而驱动所述垂直支撑杆作双向移动。优选地，所述第二丝杠的移动方向在水平面上垂直于所述第一丝杠的移动方向。

在另一个实施方案中，所述垂直支撑杆可轴向移动地固定于所述底座上。

在一个实施方案中，所述第一滑台机构由第三电机驱动沿所述垂直支撑杆滑动。

在一个实施方案中，所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机中的一个或者多个为步进电机。

在一个实施方案中，所述作物冠层内光合有效辐射测量装置还包括一个或者多个控制器，用于控制所述第一丝杠、所述第二丝杠和所述第一滑台机构的移动。

在一个实施方案中，所述作物冠层内光合有效辐射测量装置还包括数据采集装置，用于采集所述传感器收集到的光合有效辐射数据。

在一个实施方案中，所述作物冠层内光合有效辐射测量装置还包括复位按钮，用于使所述传感器归零位。

在一个实施方案中，所述第一滑轨、所述第二滑轨和所述垂直支撑杆中的一个或者多个带有标尺。

本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置可以连续地且自动地采集作物群体冠层内的辐射分量。本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置可以根据研究需求设置自动地调整采集时间和测量范围。本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置因为仅仅采用一个传感器而导致其成本大大地降低。

附图说明

参考随附的附图，本实用新型更多的目的、功能和优点将通过本实用新型实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1是本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置的一个具体 实施方式；

图2是本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置的另一个具体实施方式。

图3是图1所示作物冠层内光合有效辐射测量装置的观测平面。

附图标记：1.作物冠层内光合有效辐射测量装置，11.第一滑台机构，12.传感器，13.垂直支撑杆，14.第二滑台机构，14’.底座，15.支架

具体实施方式

下面通过参考示范性实施例来对本实用新型的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法进行阐述。然而，本实用新型并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同的形式来实现本实用新型。说明书中示例的实例仅仅用于帮助本领域技术人员综合理解本实用新型的具体细节。

在下文中，将参考附图并通过具体实施例来对本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置的结构进行详细的描述。需要注意的是，在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。

如上所述，本实用新型提供了一种作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，包括：第一滑台机构、传感器、垂直支撑杆、底座、支架，所述第一滑台机构包括第一电机、第一滑轨、第一丝杠和固定连接于所述第一丝杠的第一滑块，并且所述第一滑台机构垂直于所述垂直支撑杆且可滑动地固定于所述垂直支撑杆上；所述传感器固定于所述第一滑块上；所述第一电机用于驱动所述第一丝杠作双向移动，进而驱动所述传感器作双向移动；所述垂直支撑杆可移动地固定于所述底座上。

下面参照附图中所示出的具体实施方式来对本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置进行更具体地描述。

图1示出本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置1，其包括第一滑台机构11、传感器12、垂直支撑杆13、第二滑台机构14和支架15。

第一滑台机构11包括第一电机、第一滑轨、第一丝杠和第一滑块， 并且第一滑块固定连接于所述第一丝杠。在所述第一电机的驱动之下，所述第一丝杠可以单向移动或双向移动，优选双向移动。

传感器12固定于所述第一滑块上，在所述第一丝杠移动的同时，传感器相应地移动。

第一滑台机构11垂直于垂直支撑杆13，并且可滑动地固定于该垂直支撑杆13上。第一滑台机构11沿垂直支撑杆13滑动可以手动进行，也可以由第三电机驱动，优选由第三电机驱动。

在图1所示的作物冠层内光合有效辐射测量装置1中，底座被设置为第二滑台机构14形式。所述第二滑台机构14包括第二电机、第二滑轨、第二丝杠和第二滑块，并且所述第二滑块固定连接于所述第二丝杠。所述第二丝杠的移动方向在水平面上垂直于所述第一丝杠的移动方向。但是，所述第二丝杠的移动方向在水平面上不垂直于所述第一丝杠的移动方向而仅仅是不同于所述第一丝杠的移动方向也是可以的。在所述第二电机的驱动之下，所述第二丝杠可以单向移动或双向移动，优选双向移动。垂直支撑杆13固定于所述第二滑块上，在所述第二丝杠移动的同时，垂直支撑杆13也相应地移动。

图2示出了本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置的另一个具体实施方式，其中底座并未被设置为滑台机构形式。如图所示，垂直支撑杆13可轴向移动地固定于底座14’上。

上文所述的第一电机、第二电机和第三电机中的一个、两个或者三个可以是步进电机或伺服电机，优选步进电机。

藉由所述第一丝杠、所述第二丝杠和所述第一滑台机构的移动，可以实现对所述传感器的移动，进而实现采用单个传感器对多个位点的光合有效辐射测量。更具体地，藉由所述第一丝杠和所述第二丝杠在水平面上的移动(在图1所示作物冠层内光合有效辐射测量装置的情况下)，或者所述第一丝杠在水平面上的移动以及所述垂直支撑杆的旋转(在图2所示作物冠层内光合有效辐射测量装置的情况下)，可以形成一个检测平面。进一步藉由所述第一滑台机构沿所述垂直支撑杆的上下滑动，可以在垂直方向上形成多个上述检测平面。

所述第一丝杠、所述第二丝杠和所述第一滑台机构的移动可以根据具体的情况来设定，并且可以由一个或者多个例如两个或者三个控制器来控制。所述移动包括移动距离、方向和周期三方面。

在本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置为图1所示的具体实施方式的情况下，可以使所述第一丝杠移动一段合适的距离，例如40厘米至80厘米之间的一段距离，如40厘米、50厘米、60厘米、70厘米或80厘米，同时可以使所述第二丝杠移动一段合适的距离，例如20厘米至50厘米之间的一段距离，如20厘米、30厘米、40厘米或50厘米，由此可以形成一个长方形、正方形或菱形的检测平面。可以使所述传感器在适当的间隔(包括第一丝杠方向上和第二丝杠方向上)例如1厘米、2厘米、3厘米、4厘米、5厘米或6厘米处进行一次光合有效辐射检测。例如，对于50厘米×20厘米的检测平面，若所述传感器以5厘米的间隔进行检测，则可以对该检测平面进行40(10×4)次检测。优选地，所述第一丝杠作双向移动，同时藉由所述第二滑台机构的移动，可以实现往复的且连续的光合有效辐射检测，如图3所示。

在本实用新型的作物冠层内光合有效辐射测量装置为图2所示的具体实施方式的情况下，同上文所述那样，可以使所述第一丝杠移动一段合适的距离，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，同时可以使所述垂直支撑杆旋转一个合适的角度，例如90°至360°之间的一个角度，如90°、180°、270°或360°，由此可以形成一个扇形的检测平面。在一个具体实例中，可以在半径为50厘米的90°扇形检测平面中进行检测。此时，可以使第一丝杠上的传感器在5厘米的间隔处进行一次检测，并使所述垂直支撑杆以30°的幅度步进地旋转90°，由此可以对该平面进行30(10×3)次检测。优选地，所述第一丝杠作双向移动，同时藉由所述垂直支撑杆的旋转运动，可以实现往复的且连续的光合有效辐射检测。

另外，在所述第一滑台机构沿所述垂直支撑杆上下滑动时，可以实现对多个上述检测平面进行检测。所述第一滑台机构可以在距离地面合适的高度范围内滑动，这取决于具体的作物。例如，对于玉米以及类似 高度的作物，可以在距离地面0.2米至2米的高度之间滑动，并且可以停留合适的间隔处例如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米处使所述传感器进行检测。

可以根据实际的需要设置传感器的移动周期，例如5分钟、10分钟、30分钟、1小时、2小时，等等，但不限于此。在此所述的“传感器的移动周期”是指传感器在一个检测平面上移动的时间。

所述作物冠层内光合有效辐射测量装置还包括数据采集装置，用于采集所述传感器收集到的光合有效辐射数据。该数据采集装置可以安装在阴面，通过数据采集器的通用接口例如485口进行通讯传输。

所述作物冠层内光合有效辐射测量装置还可以包括复位按钮，用于使所述传感器归零位。

结合这里披露的本实用新型的说明和实践，本实用新型的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本实用新型的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，包括：第一滑台机构、传感器、垂直支撑杆、底座、支架，所述第一滑台机构包括第一电机、第一滑轨、第一丝杠和固定连接于所述第一丝杠的第一滑块，并且所述第一滑台机构垂直于所述垂直支撑杆且可滑动地固定于所述垂直支撑杆上；所述传感器固定于所述第一滑块上；所述第一电机用于驱动所述第一丝杠作双向移动，进而驱动所述传感器作双向移动；所述垂直支撑杆可移动地固定于所述底座上，并且

所述底座被配置为第二滑台机构形式，所述第二滑台机构包括第二电机、第二滑轨、第二丝杠和固定连接于所述第二丝杠的第二滑块，并且所述第二丝杠的移动方向在水平面上不同于所述第一丝杠的移动方向；所述垂直支撑杆固定连接于所述第二滑块；所述第二电机用于驱动所述第二丝杠作双向移动，进而驱动所述垂直支撑杆作双向移动。

2.根据权利要求1所述的作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，所述垂直支撑杆可轴向移动地固定于所述底座上。

3.根据权利要求1或2所述的作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，所述第一滑台机构由第三电机驱动沿所述垂直支撑杆滑动。

4.根据权利要求3所述的作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机中的一个或者多个为步进电机。

5.根据权利要求1或2所述的作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，所述作物冠层内光合有效辐射测量装置还包括一个或者多个控制器，用于控制所述第一丝杠、所述第二丝杠和所述第一滑台机构的移动。

6.根据权利要求1或2所述的作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，所述作物冠层内光合有效辐射测量装置还包括数据采集装置，用于采集所述传感器收集到的光合有效辐射数据。

7.根据权利要求1或2所述的作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，所述作物冠层内光合有效辐射测量装置还包括复位按钮，用于使所述传感器归零位。

8.根据权利要求1或2所述的作物冠层内光合有效辐射测量装置，其特征在于，所述第一滑轨、所述第二滑轨和所述垂直支撑杆中的一个或者多个带有标尺。