RU179245U1 - Spectroradiometer for measuring photosynthesis photon flux density - Google Patents
Spectroradiometer for measuring photosynthesis photon flux density Download PDFInfo
- Publication number
- RU179245U1 RU179245U1 RU2018100560U RU2018100560U RU179245U1 RU 179245 U1 RU179245 U1 RU 179245U1 RU 2018100560 U RU2018100560 U RU 2018100560U RU 2018100560 U RU2018100560 U RU 2018100560U RU 179245 U1 RU179245 U1 RU 179245U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polychromator
- spectroradiometer
- outputs
- input
- lens
- Prior art date
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 title claims abstract description 8
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000008267 milk Substances 0.000 claims description 4
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 claims description 4
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 6
- 238000012272 crop production Methods 0.000 description 4
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
Abstract
Полезная модель относится к области сельского хозяйства и касается спектрорадиометра для измерения плотности потока фотонов фотосинтеза. Спектрорадиометр содержит полихроматор на основе дифракционной решетки с регистрацией разложенного излучения фотодиодной линейкой, объектив с косинусной коррекцией и входной щелью постоянной ширины. Полихроматор выходом соединен с блоком умножения, а выходы полихроматора и блока умножения соединены с сумматорами, выходы которых соединены с входом блока индикации, второй вход которого соединен с блоком переключения индицируемой величины. Кроме того, выходы полихроматора и сумматоров соединены с блоком связи с компьютером. Технический результат заключается в обеспечении возможности оценки качества облучения в условиях светокультуры по величине потока фотонов, участвующих в фотосинтезе без использования экспериментальных таблиц реакций растений. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of agriculture and concerns a spectroradiometer for measuring the photon flux density of photosynthesis. The spectroradiometer contains a polychromator based on a diffraction grating with registration of the expanded radiation by a photodiode array, a lens with cosine correction, and an entrance slit of a constant width. The polychromator is connected to the multiplication unit by the output, and the outputs of the polychromator and the multiplication unit are connected to adders, the outputs of which are connected to the input of the display unit, the second input of which is connected to the switching unit of the displayed value. In addition, the outputs of the polychromator and adders are connected to a communication unit with a computer. The technical result consists in the possibility of assessing the quality of irradiation under conditions of photoculture by the magnitude of the photon flux involved in photosynthesis without using experimental tables of plant reactions. 3 s.p. f-ly, 2 ill.
Description
Полезная модель относится к сельскому хозяйству, к растениеводству в условиях сооружений защищенного грунта, в частности к светокультуре. Полезная модель предназначена для измерения относительной спектральной плотности энергетической освещенности Ее,λ(λ) источников оптического излучения (ОИ), нахождения энергетической освещенности (ФАР облученности) Ее(ФАР) в мВт/м2 в видимой области в диапазоне (400…790)нм и расчета плотности потока фотонов фотосинтеза (PPFD) в мкмоль/(с⋅м2).The utility model relates to agriculture, to crop production under the conditions of protected ground structures, in particular to light culture. The utility model is intended for measuring the relative spectral density of energy illumination E e, λ (λ) of optical radiation sources (OI), finding the energy illumination (PAR of irradiation) E e (PAR) in mW / m 2 in the visible region in the range (400 ... 790 ) nm and calculating the photosynthesis photon flux density (PPFD) in mol / (s⋅m 2).
Известно устройство малогабаритного анализатора оптических спектров (патент РФ №25220 G01J 3/443, 2002 г., патентообладатель ГУДП НИКИЭТ "Техноцентр "ЛТ"). Малогабаритный анализатор оптических спектров, содержит полихроматор со сменными дифракционными решетками и систему регистрации спектров с программным обеспечением, кроме того, он снабжен встроенным стандартным ртутным калибровочным источником света; в полихроматоре использована вертикальная симметричная Z-образная схема Эберта, а система регистрации спектров выполнена на базе многоканальной ПЗС-линейки.A device for a small-sized analyzer of optical spectra is known (RF patent No. 25220 G01J 3/443, 2002, patent holder of GUDP NIKIET "Tekhnotsentr LT"). A small-sized analyzer of optical spectra, contains a polychromator with interchangeable diffraction gratings and a spectrum recording system with software, except In addition, it is equipped with a built-in standard mercury calibration light source; the vertical symmetric E-shaped Z-shaped scheme is used in the polychromator, and the spectrum recording system is based on a multi-channel hydrochloric CCD array.
Недостатками данного устройства является: отсутствие расчета фотосинететически активной радиации на основе измеренного значения спектральной плотности энергетической облученности, отсутствие косинусной насадки на входе полихроматора для корректного измерения облученности, создаваемой источниками, расположенных не на оптической оси прибора.The disadvantages of this device are: the lack of calculation of photosynthetically active radiation based on the measured value of the spectral density of energy irradiation, the absence of a cosine nozzle at the input of the polychromator for the correct measurement of irradiation created by sources located not on the optical axis of the device.
Известно устройство для разложения в спектр анализируемого излучения [патент РФ №2589748, 2014 г., «Сканирующий дифракционный полихроматор», патентообладатель АО "ГОИ им. С.И. Вавилова"]. Сканирующий дифракционный полихроматор содержит входную щель, вогнутую дифракционную решетку, вогнутое сферическое зеркало и многоэлементный приемник излучения. При этом дифракционная решетка выполнена с переменным шагом, коэффициент которого связан с начальным и конечным значениями углов падения на решетку.A device for decomposing into the spectrum of the analyzed radiation is known [RF patent No. 2589748, 2014, "Scanning diffraction polychromator", patent holder of JSC "GOI named after SI Vavilov"]. The scanning diffraction polychromator contains an entrance slit, a concave diffraction grating, a concave spherical mirror, and a multi-element radiation detector. In this case, the diffraction grating is made with a variable step, the coefficient of which is related to the initial and final values of the angles of incidence on the grating.
Недостатки известного технического решения:The disadvantages of the known technical solutions:
1. устройство обладает ограниченным диапазоном длин волн (400…700) нм.1. the device has a limited wavelength range (400 ... 700) nm.
2. отсутствует косинусная пространственная характеристика полихроматора.2. There is no cosine spatial characteristic of the polychromator.
3. нет возможности непосредственного определения спектральной плотности облученности и величины PPFD.3. It is not possible to directly determine the spectral density of irradiation and PPFD.
Наиболее близким, взятым в качестве прототипа является спектроколориметр «ТКА-ВД» (В. Кузьмин, В. Антонов, О. Круглов. Приборы для измерения оптических параметров и характеристик светодиодов // Полупроводниковая светотехника. 2010. №3], Государственный Реестр средств измерения №44179-10). Оптическая схема прибора представляет собой полихроматор на основе дифракционной решетки с регистрацией разложенного излучения фотодиодной линейкой. Указанный спектроколориметр предназначен для измерения координат цветности и коррелированной цветовой температуры источников света в международной колориметрической системе МКО 1931 г. и 1976 г. (Международной Комиссии по Освещению), освещенности, создаваемой только нормально расположенными источниками. Данные спектральной плотности энергетической яркости источника оптического излучения, которые можно получить из протокола измерений спектроколориметром носят справочный характер, на них не распространяется описание типа.The closest taken as a prototype is the TKA-VD spectrocolorimeter (V. Kuzmin, V. Antonov, O. Kruglov. Instruments for measuring the optical parameters and characteristics of LEDs // Semiconductor lighting. 2010. No. 3], State Register of measuring instruments No. 44179-10). The optical circuit of the device is a polychromator based on a diffraction grating with registration of the decomposed radiation by a photodiode array. The indicated spectrocolorimeter is designed to measure the chromaticity coordinates and the correlated color temperature of light sources in the MCO international colorimetric system of 1931 and 1976 (International Commission on Lighting), illumination created by only normally located sources. The spectral density data of the energy brightness of the optical radiation source, which can be obtained from the measurement protocol with a spectrocolorimeter, are for reference only, the type description does not apply to them.
Недостатками указанного устройства является отсутствие непосредственного определения PPFD, большой шаг сканирования (6,2 нм).The disadvantages of this device is the lack of direct determination of PPFD, a large scanning step (6.2 nm).
Техническая проблема, решаемая полезной моделью - создание измерительного прибора, позволяющего оценить качество облучения в условиях светокультуры по величине потока фотонов, участвующих в процессе фотосинтеза, без привлечения экспериментальных таблиц реакций растений.The technical problem solved by the utility model is the creation of a measuring device that allows one to evaluate the quality of irradiation under conditions of photoculture by the magnitude of the photon flux involved in photosynthesis without involving experimental tables of plant reactions.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что спектрорадиометр для измерения плотности потока фотонов фотосинтеза, содержащий полихроматор на основе дифракционной решетки с регистрацией разложенного излучения фотодиодной линейкой, дополнительно содержит объектив с косинусной коррекцией и входной щелью постоянной ширины, при этом полихроматор выходом соединен с блоком умножения, а выходы полихроматора и блока умножения соединены с сумматорами, выходы которых соединены с входом блока индикации, второй вход которого соединен с блоком переключения индицируемой величины, кроме того, выходы полихроматора и сумматоров соединены с блоком связи с компьютером. А также за счет того, что в конструкцию объектива включен косинусный корректор, при этом рассеиватель косинусного корректора представляет собой тонкий диск из молочного стекла, закрепленный на входе объектива, а апертура косинусного корректора составляет 180°, кроме того, количество точек опроса составляет 118, шаг сканирования 3,33 нм, оптическое разрешение (FWHM) 10 нм. и он дополнительно может содержать ослабитель, предназначенный для измерения высоких уровней облученности и выполненный в виде металлического нейтрального сетчатого фильтра.The posed technical problem is solved due to the fact that the spectroradiometer for measuring the photosynthesis photon flux density, containing a polychromator based on a diffraction grating with registration of the expanded radiation by a photodiode array, additionally contains a lens with cosine correction and an input slit of constant width, while the polychromator is connected to the multiplication block by an output and the outputs of the polychromator and the multiplication unit are connected to the adders, the outputs of which are connected to the input of the display unit, the second input of which it is one with the switching unit of the displayed value, in addition, the outputs of the polychromator and adders are connected to the communication unit with a computer. And also due to the fact that the cosine corrector is included in the lens design, the cosine diffuser diffuser is a thin disk of milk glass mounted on the lens input, and the cosine corrector aperture is 180 °, in addition, the number of polling points is 118, step scanning 3.33 nm, optical resolution (FWHM) 10 nm. and it may further comprise a damper designed to measure high levels of irradiation and made in the form of a metal neutral strainer.
Технический результат, обеспечивающий решение проблемы, достигается за счет использования новой совокупности признаков устройства. В конструкцию входного объектива включен косинусный корректор. Рассеиватель косинусного корректора представляет собой тонкий диск из молочного стекла, закрепленный на входе объектива. Апертура косинусного корректора составляет 180° и позволяет исключить проблемы оптико-геометрического согласования. Свет от источника попадает непосредственно в объектив полихроматора. Косинусная характеристика объектива формирует корректную зависимость чувствительности прибора от угла падения света. В объективе свет попадает на щель, являющуюся вторичным источником света и далее попадает на дифракционную решетку, которая раскладывает свет в спектр, регистрируемый фотодиодной линейкой. Последняя содержит определенное количество фотодиодных элементов, каждый из которых регистрирует интенсивность спектра на определенной длине волны и преобразует световую энергию в электрическую. Отклик с каждого элемента линейки обрабатывается блоком умножения, на выходе которого получаются величины спектральной плотности облученности Е(λ) и PPFD(λ). Далее избирательно происходит суммирование этих величин по различным диапазонам («синий», «зеленый», «красный» и «FR»), формируя итоговые результаты измерений. Результаты измерения в реальном времени отображаются на блоке индикации и посылаются на блок связи с компьютером.The technical result that provides a solution to the problem is achieved through the use of a new set of features of the device. A cosine corrector is included in the design of the input lens. The diffuser of the cosine corrector is a thin disk of milk glass mounted on the input of the lens. The aperture of the cosine corrector is 180 ° and eliminates the problems of optical-geometric matching. Light from the source goes directly into the lens of the polychromator. The cosine characteristic of the lens forms the correct dependence of the sensitivity of the device on the angle of incidence of light. In the lens, light enters the slit, which is a secondary light source and then enters the diffraction grating, which spreads the light into the spectrum recorded by the photodiode array. The latter contains a certain number of photodiode elements, each of which registers the intensity of the spectrum at a specific wavelength and converts light energy into electrical energy. The response from each element of the line is processed by the multiplication unit, at the output of which the values of the spectral density of irradiation E (λ) and PPFD (λ) are obtained. Then, these values are selectively summarized over different ranges (“blue”, “green”, “red” and “FR”), forming the final measurement results. Real-time measurement results are displayed on the display unit and sent to the communication unit with the computer.
Спектрорадиометр позволяет измерить плотность энергетической освещенности Ее,λ(λ) источников оптического излучения, энергетическую освещенность (ФАР облученность) Ее(ФАР) в мВт/м2 в видимой области диапазон (400…790) нм и расчет PPFD (photosynthetic photon flux density) плотность потока фотонов фотосинтеза без привлечения каких-либо экспериментальных таблиц реакций растений в мкмолъ/(с⋅м2). На основе спектральной плотности облученности производится расчет фотосинтетической плотности потока фотонов (PPFD) на каждой длине волны, производится суммирование облученности и PPFD в четырех диапазонах длин волн. Заявленное решение отличается также изменением геометрии полихроматора (количество точек опроса увеличено до 118; оптическое разрешение (полная ширина на полувысоте, FWHM) не более 10 нм); шаг сканирования уменьшен до 3,33 нм, что позволило обеспечить отклонение от границ поддиапазонов ФАР синий, ФАР зеленый и ФАР красный не более 1,5 нм.The spectroradiometer allows you to measure the density of energy illumination E e, λ (λ) of optical radiation sources, energy illumination (PAR irradiation) E e (PAR) in mW / m 2 in the visible range (400 ... 790) nm and calculation of PPFD (photosynthetic photon flux density) the photon flux density of photosynthesis without involving any experimental tables of plant reactions in micromoles / (cm 2 ). Based on the spectral density of the irradiation, the photosynthetic photon flux density (PPFD) at each wavelength is calculated, and the irradiation and PPFD are summed in four wavelength ranges. The claimed solution also differs by changing the geometry of the polychromator (the number of polling points is increased to 118; the optical resolution (full width at half maximum, FWHM) is not more than 10 nm); the scanning step was reduced to 3.33 nm, which allowed us to deviate from the boundaries of the sub-ranges of PAR PAR, blue, PAR green and PAR red no more than 1.5 nm.
Границы поддиапазонов измерения облученности спектрорадиометра:The boundaries of the subranges for measuring the irradiation of the spectroradiometer:
ФАР синий (400…500) нм,HEADLIGHT blue (400 ... 500) nm,
ФАР зеленый (500…600) нм,HEADLIGHT green (500 ... 600) nm,
ФАР красный (600…700) нм,HEADLIGHT red (600 ... 700) nm,
Дальний красный (FR) (700…790) нм.Far red (FR) (700 ... 790) nm.
Спектрорадиометр может быть использован для оперативной оценки энергоэффективности потока оптического излучения в условиях интенсивной светокультуры с возможностью расчета на базе персонального компьютера (ПК) дополнительных параметров контроля облученности культур.The spectroradiometer can be used to quickly evaluate the energy efficiency of the optical radiation flux under conditions of intense light culture with the possibility of calculating on the basis of a personal computer (PC) additional parameters for monitoring the irradiation of crops.
Заявленное решение поясняется графическими материалами, где:The claimed solution is illustrated by graphic materials, where:
На фиг. 1 - представлена функциональная схема спектрорадиометра.In FIG. 1 - presents a functional diagram of a spectroradiometer.
На фиг. 2 - показан пример работы прибора»In FIG. 2 - shows an example of the device "
Конструктивно спектрорадиометр состоит из соединенных между собой в едином корпусе, двух функциональных блоков (оптоэлектронный блок и блок обработки сигнала).Structurally, the spectroradiometer consists of two functional units (optoelectronic unit and signal processing unit) interconnected in a single housing.
Спектрорадиометр для измерения PPFD, содержащий полихроматор (1) на основе дифракционной решетки с регистрацией разложенного излучения фотодиодной линейкой содержит объектив с косинусной коррекцией и входной щелью постоянной ширины, при этом полихроматор (1) выходом соединен с блоком умножения (2), где рассчитываются величины спектральной плотности облученности и PPFD на каждой длине волны. Выходы полихроматора (1) и блока умножения (2) соединены с сумматорами (3), (4), (5) и (6), где производится суммирование спектральной плотности энергетической облученности и PPFD в четырех диапазонах («синий», «зеленый», «красный» и «FR» соответственно). Выходы сумматоров соединены с входом блока индикации (7), где отображаются интегральные значения облученности и PPFD в каждом диапазоне. Выходы сумматоров кроме того соединены с блоком связи с компьютером (8), где возможно представление в реальном времени измеренных значений и построение графика спектральной плотности облученности.A PPFD spectroradiometer containing a polychromator (1) based on a diffraction grating with registration of the decomposed radiation by a photodiode array contains a lens with a cosine correction and a constant-width entrance slit, while the polychromator (1) is connected to the multiplication unit (2), where the spectral values are calculated irradiance density and PPFD at each wavelength. The outputs of the polychromator (1) and the multiplication unit (2) are connected to the adders (3), (4), (5) and (6), where the spectral energy density and PPFD are summed in four ranges (“blue”, “green” , “Red” and “FR”, respectively). The outputs of the adders are connected to the input of the display unit (7), where the integral values of irradiation and PPFD in each range are displayed. The outputs of the adders are also connected to a communication unit with a computer (8), where it is possible to present in real time the measured values and plot the spectral density of the irradiation.
Спектрорадиометр содержит объектив с косинусной коррекцией и входной щелью постоянной ширины. Рассеиватель косинусного корректора представляет собой тонкий диск из молочного стекла, закрепленный на входе объектива, а апертура косинусного корректора составляет 180°. Для измерения высоких уровней облученности в конструкции может быть использован ослабитель, выполненный в виде металлического нейтрального сетчатого фильтра. Спектрорадиометр имеет возможность отображения информации результатов измерения: облученность в поддиапазонах и фотосинтетическую плотность потока фотонов (PPFD) в поддиапазонах на встроенном ЖКИ и спектральную плотность облученности на экране ПК по интерфейсу RS-232C с использованием USB (на виртуальный СОМ порт).The spectroradiometer contains a lens with cosine correction and an entrance slit of constant width. The diffuser of the cosine corrector is a thin disk of milk glass mounted on the input of the lens, and the aperture of the cosine corrector is 180 °. To measure high levels of irradiation in the design, a attenuator made in the form of a metal neutral strainer can be used. The spectroradiometer has the ability to display the information of the measurement results: irradiation in the subbands and photosynthetic photon flux density (PPFD) in the subbands on the built-in LCD and the spectral irradiance on the PC screen via the RS-232C interface using USB (to the virtual COM port).
Принцип действия спектрорадиометра основан на измерении спектральной плотности энергетической освещенности источника оптического излучения в видимой области с последующей математической обработкой результатов измерения с помощью микропроцессорного устройства.The principle of operation of the spectroradiometer is based on measuring the spectral density of the energy illumination of the optical radiation source in the visible region, followed by mathematical processing of the measurement results using a microprocessor device.
В основе полезной модели лежат следующие положения.The utility model is based on the following points.
В мировой практике было принято соглашение, которое позволяет определить и измерить ФАР облученность как падающий квантовый поток в диапазоне от 400 до 700 нм без привлечения каких-либо экспериментальных таблиц реакций растений.In world practice, an agreement has been adopted that allows us to determine and measure the PAR of irradiation as an incident quantum flux in the range from 400 to 700 nm without involving any experimental tables of plant reactions.
Оценка эффективности растениеводческих источников излучения по потоку фотонов требует корреляции числа фотонов с количеством молекул вещества, способных его воспринять. Поскольку в идеале каждый фотон потенциально способен привести молекулу пигмента в возбужденное состояние, можно говорить о некотором соответствии падающих фотонов количеству молекул вещества, способных их воспринять.Assessing the effectiveness of crop radiation sources by the photon flux requires a correlation of the number of photons with the number of molecules of a substance capable of perceiving it. Since, ideally, each photon is potentially capable of bringing the pigment molecule to an excited state, we can talk about some correspondence between the incident photons and the number of molecules of a substance that can perceive them.
Стандартное определение спектральной плотности облученности Ее(λ) - отношение величины облученности dEe, приходящейся на малый спектральный интервал dλ, к ширине этого интервала:The standard definition of the spectral density of irradiation E e (λ) is the ratio of the irradiation dE e per small spectral interval dλ to the width of this interval:
Единицей измерения Ее(λ) в системе СИ является Вт/м2⋅нм.The unit of measurement of E e (λ) in the SI system is W / m 2 ⋅ nm.
Общепринято, что для расчета PPFD используется следующая формула:It is generally accepted that the following formula is used to calculate PPFD:
где Ее(λ) - абсолютное значение облученности на длине волны, Вт/м2⋅нм,where E e (λ) is the absolute value of irradiation at a wavelength, W / m 2 ⋅ nm,
λ - длина волны, нмλ is the wavelength, nm
h=6,626⋅10-34 Дж⋅с - постоянная Планка,h = 6,626⋅10 -34 J⋅s - Planck constant,
NA=6,02214129⋅1023 моль-1 - число Авогадро,N A = 6.02214129⋅10 23 mol -1 - Avogadro number,
с=3⋅108 м/с - скорость света.c = 3⋅10 8 m / s is the speed of light.
Светокультура растений складывается из таких факторов: спектр света, количество света (люксы, люмены, ватты и так далее, учесть здесь же расстояние от светильников), временной интервал (длительность облучения), частота облучения (периодичность), тепловой режим (определенная частота света). В течение дня эти факторы складываются таким образом, что растения получают необходимую порцию света для роста. В природе эти факторы совмещаются довольно редко (в малом периоде года), в ином случае, мы получали бы большое количество урожаев. В среде искусственного освещения при помощи диодных сборок (светодиодных ламп, прожекторов, матриц, светильников) возможно получать большее количество урожаев в один и тот же временной период культивации. Радиационный режим (светокультура), фотопериод строго связан с вегетационным периодом. И очень сильно зависит от момента подкормки и полива растений. Для безошибочного применения технологий агрокультивирования растений при искусственном светодиодном освещении требуется правильные измерения параметров ОИ. Использование величины PPFD ОИ для растениеводства позволяет проводить совместный энергетический анализ преобразования техногенной энергии в растениеводстве и биоконверсии природной энергии ОИ растениями с целью выявления энергоемкости продукции растениеводства.The light culture of plants consists of the following factors: the light spectrum, the amount of light (lux, lumens, watts, and so on, take into account the distance from the lamps here), the time interval (duration of exposure), the frequency of irradiation (periodicity), the thermal regime (a certain frequency of light) . During the day, these factors develop in such a way that the plants receive the necessary portion of light for growth. In nature, these factors combine quite rarely (in a small period of the year), otherwise, we would get a large number of crops. In an artificial lighting environment, using diode assemblies (LED lamps, spotlights, matrices, fixtures), it is possible to get a larger number of crops in the same time period of cultivation. The radiation regime (photoculture), photoperiod is strictly associated with the growing season. And it very much depends on the moment of feeding and watering the plants. For the error-free application of the technologies of agricultural cultivation of plants under artificial LED lighting, the correct measurements of the parameters of OI are required. The use of PPFD OI value for crop production allows a joint energy analysis of the conversion of technogenic energy in crop production and bioconversion of natural energy of OI by plants to identify the energy intensity of crop production.
Объектом исследования может являться лист растения, стебель или любой другой объект, облученность которого необходимо измерить. Покажем на примере листа растения работу прибора (9) (Фиг. 2). Плоскостью измерения (10) является плоскость листа. Для измерения облученности прибор (9) помещают плоскостью объектива в месте расположения листа (точка А). Оптическая ось прибора должна быть направлена по нормали к плоскости листа (11) так, чтобы излучение от источника (12) попадало в объектив прибора. Направление на источник (13) в данном случае не совпадает с нормалью к плоскости листа (11). При больших уровнях облученности (более 120 Вт/м2) на объектив прибора ставится нейтральный ослабитель и плоскостью объектива становится плоскость нейтрального ослабителя. В реальном времени на ЖКИ будут отображаться измеренные значения облученности листа.The object of study may be a leaf of a plant, a stem or any other object whose irradiation must be measured. Let us show, by the example of a plant leaf, the operation of the device (9) (Fig. 2). The measurement plane (10) is the sheet plane. To measure the irradiation, the device (9) is placed with the lens plane at the location of the sheet (point A). The optical axis of the device should be directed normal to the plane of the sheet (11) so that the radiation from the source (12) falls into the lens of the device. The direction to the source (13) in this case does not coincide with the normal to the plane of the sheet (11). At high levels of irradiation (more than 120 W / m2), a neutral attenuator is placed on the lens of the device and the plane of the neutral attenuator becomes the objective plane. In real time, the measured values of the sheet irradiation will be displayed on the LCD.
Заявленное решение используется для оперативной оценки энергоэффективности потока оптического излучения в условиях интенсивной светокультуры без привлечения каких-либо экспериментальных таблиц реакций растений с возможностью расчета на базе компьютера дополнительных параметров контроля облученности культур.The claimed solution is used to quickly evaluate the energy efficiency of the optical radiation flux under conditions of intense light culture without involving any experimental tables of plant reactions with the possibility of calculating on the basis of a computer additional parameters for monitoring crop irradiation.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100560U RU179245U1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Spectroradiometer for measuring photosynthesis photon flux density |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100560U RU179245U1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Spectroradiometer for measuring photosynthesis photon flux density |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU179245U1 true RU179245U1 (en) | 2018-05-07 |
Family
ID=62105234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018100560U RU179245U1 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Spectroradiometer for measuring photosynthesis photon flux density |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU179245U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225818U1 (en) * | 2023-02-14 | 2024-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие "ТКА" | Spectroradiometer for measuring the photon flux density of photosynthesis under conditions of high humidity in a greenhouse |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU124669A1 (en) * | 1958-12-29 | 1959-11-30 | И.И. Свентицкий | Method for evaluating the effects of optical radiation on plants |
| RU160900U1 (en) * | 2015-09-30 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства" (ИАЭП) | ANALYSIS OF QUALITY OF THE SPECTRUM OF THE FLOW OF OPTICAL RADIATION IN LIGHT CULTURE |
-
2018
- 2018-01-09 RU RU2018100560U patent/RU179245U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU124669A1 (en) * | 1958-12-29 | 1959-11-30 | И.И. Свентицкий | Method for evaluating the effects of optical radiation on plants |
| RU160900U1 (en) * | 2015-09-30 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства" (ИАЭП) | ANALYSIS OF QUALITY OF THE SPECTRUM OF THE FLOW OF OPTICAL RADIATION IN LIGHT CULTURE |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| В. Кузьмин, В. Антонов, О. Круглов "Приборы для измерения оптических параметров и характеристик светодиодов", ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СВЕТОТЕХНИКА, No 3, 2010 г., стр. 26-31. * |
| В. Кузьмин, В. Антонов, О. Круглов "Приборы для измерения оптических параметров и характеристик светодиодов", ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СВЕТОТЕХНИКА, No 3, 2010 г., стр. 26-31. В. Н. Кузьмин, С. Е. Николаев "Метод и прибор для оперативной оценки энергоэффективности оптического излучения в условиях светокультуры", СВЕТОТЕХНИКА, No 4, 2016 г., стр. 41-43. * |
| В. Н. Кузьмин, С. Е. Николаев "Метод и прибор для оперативной оценки энергоэффективности оптического излучения в условиях светокультуры", СВЕТОТЕХНИКА, No 4, 2016 г., стр. 41-43. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225818U1 (en) * | 2023-02-14 | 2024-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие "ТКА" | Spectroradiometer for measuring the photon flux density of photosynthesis under conditions of high humidity in a greenhouse |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11022494B2 (en) | Apparatus for measuring spectra | |
| Bergsträsser et al. | HyperART: non-invasive quantification of leaf traits using hyperspectral absorption-reflectance-transmittance imaging | |
| Katsoulas et al. | Crop reflectance monitoring as a tool for water stress detection in greenhouses: A review | |
| Fournier et al. | Effect of canopy structure on sun-induced chlorophyll fluorescence | |
| CN102012266B (en) | Photosynthetic radiation illuminometer and measuring method thereof | |
| US20210084846A1 (en) | Moisture content observation device, moisture content observation method, and cultivation device | |
| US20180018537A1 (en) | Non-spectroscopic imaging of plants | |
| US8436630B2 (en) | Corrected optical spectral responses for photoelectric devices | |
| CN201464366U (en) | Chlorophyll fluorescent detector | |
| CN103674855B (en) | Optical path system used for monitoring crop growth information | |
| JP2008076346A (en) | Measuring instrument and method for measuring degree of growth of plant | |
| Wong et al. | TSWIFT: tower spectrometer on wheels for investigating frequent timeseries for high-throughput phenotyping of vegetation physiology | |
| RU179245U1 (en) | Spectroradiometer for measuring photosynthesis photon flux density | |
| CN202255621U (en) | Photosynthetic radiation illuminometer | |
| Hogewoning et al. | Light distribution in leaf chambers and its consequences for photosynthesis measurements | |
| CN110108357A (en) | The portable miniature continuous spectroscopic measurement instrument of broadband | |
| RU225818U1 (en) | Spectroradiometer for measuring the photon flux density of photosynthesis under conditions of high humidity in a greenhouse | |
| CN201488811U (en) | Photosynthetic radiation luminometer | |
| Llewellyn et al. | Measuring and reporting lighting characteristics important for controlled environment plant production | |
| Norris | Evaluation of visible radiation for plant growth | |
| Ding et al. | A new method for measuring vegetation indices based on passive light source | |
| WO2023228894A1 (en) | Plant sensor device and active optical measurement method of plant | |
| Belzile et al. | An operational fluorescence system for crop assessment | |
| Krafft et al. | Mitigating Illumination-, Leaf-, and View-Angle Dependencies in Hyperspectral Imaging Using Polarimetry | |
| Fouche | Detecting nitrogen deficiency on irrigated cash crops using remote sensing methods |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190110 |