一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置及方法制造方法及图纸

技术编号：43442899 阅读：10 留言：0更新日期：2024-11-27 12:48

本发明专利技术属于植被生长空间光合有效辐射通量密度测量领域，提供了一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置及方法，包括：第一光量子传感器、第二光量子传感器、仪器固定平台、遮光盖、第一数据处理器、第二数据处理器、控制器以及仪器支架；第一光量子传感器和第一数据处理器均设置在仪器固定平台的上侧；第二光量子传感器和第二数据处理器均设置在仪器固定平台的下侧；仪器固定平台设置在遮光盖内部；控制器设置在遮光盖的侧面；仪器支架与仪器固定平台连接。本发明专利技术在无云晴天，可以测量植物周边可接收迎光直射和散射光合有效辐射通量密度；在有云或阴天，可测量植物周边可接收散射光合有效辐射通量密度，适用于室内外多种测量场景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及植被生长空间光合有效辐射通量密度测量领域，特别是涉及一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置及方法。

技术介绍

1、光合有效辐射，英文全称为photosynthetically active radiation，简写为par，指代波长范围在400nm到700nm之间的光；par是植物光合作用的根本动力，直接影响作物的产量和质量。可以研究不同农作物对par的需求和利用效率来调整植被的种植密度、种植模式和光照管理策略，以优化光合作用，提高作物的产量和质量。例如，通过调节棚室或温室的遮光网和灯光系统，可以控制作物接收到的par总量与空间配比，以满足其最佳生长需求。不同植物对par的利用效率存在差异，这与它们的生长习性、形态结构和遗传特性有关。通过研究这些差异，可系统揭示植物的光环境适应机制，为植物育种和遗传改良提供理论依据。par分布还会影响生态系统的结构和功能。例如：可穿透冠层的par会影响到林冠下层植被和附生生物的光合作用能力和生境安全。对生态系统内部的时序par分布进行监测有助于进行林木疏伐和下层植被管理，以制定更有效的措施保护生态系统的健康和多样性。随着全球气候变暖，地表接收的par辐射分布可能会发生变化，这会直接影响植物的光合作用和生态系统的碳循环速率。par的传输方式包括直射、散射和透射辐射，传输方式的不同导致了光到达植物表面的路径差异，影响了植物的光合作用效率和生长模式。根据能量守恒定律，植物接收par等于反射、吸收和透射par的总和。直射是par传输的主要模式，强度高且方向性强，但会被顶层枝叶遮挡，无

2、现有设备在测量过程中，可以精准测量仪器点位可接收的ppfd和直射ppfd，利用能量守恒定律，可以计算点位可接收散射ppfd。但对于植物生长空间可接收的迎光和背阴散射ppfd无法进行区分测量。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置及方法，利用第一光量子传感器和第二光量子传感器实现对直射、迎光和背阴散射光合有效辐射通量密度的精确测量。

2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：

3、一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置，包括：第一光量子传感器、第二光量子传感器、仪器固定平台、陶瓷外壳、遮光盖、第一数据处理器、第二数据处理器、控制器以及仪器支架；

4、所述第一光量子传感器和所述第一数据处理器均设置在所述仪器固定平台的上侧；所述第二光量子传感器和所述第二数据处理器均设置在所述仪器固定平台的下侧；所述仪器固定平台设置在所述陶瓷外壳内部；所述控制器设置在所述陶瓷外壳的侧面；所述第一数据处理器分别与所述第一光量子传感器和所述控制器连接；所述第二数据处理器分别与所述第二光量子传感器和所述控制器连接；所述仪器支架与所述仪器固定平台连接；所述遮光盖设置在所述陶瓷外壳的中心；

5、所述第一光量子传感器用于采集直射光线；所述第二光量子传感器用于采集背阴向入射光线或迎光向入射光线；所述第一数据处理器用于根据所述直射光线计算直射光合有效辐射通量密度以及根据所述直射光线和所述迎光向入射光线计算迎光向散射光合有效辐射通量密度；所述第二数据处理器用于根据所述背阴向入射光线计算背阴向光合有效辐射通量密度；所述遮光盖用于限制采集直射光线的方位角；所述控制器能够通过旋转所述遮光盖控制迎光面的采光角度。

6、优选地，所述控制器内嵌：存储单元、供电单元、角度调节单元、数据显示单元、位置单元、时间单元、低电量报警器以及低存储容量警示灯；

7、所述角度调节单元用于根据太阳直射光线入射方位控制所述遮光盖进行旋转；所述位置单元用于设置测量位置的经纬度信息；所述时间单元用于设置测量的开始时间和结束时间；所述数据显示单元用于显示时间、太阳方位角、电池电量以及存储卡剩余容量；所述存储单元用于存储所述直射光合有效辐射通量密度、所述迎光向散射光合有效辐射通量密度以及所述背阴向光合有效辐射通量密度；所述低电量报警器用于当所述供电单元的电量低于预设正常电量阈值时进行低电量报警；所述低存储容量警示灯用于当所述存储单元的存储空间低于预设的最低存储阈值时进行低存储容量报警。

8、优选地，所述第一光量子传感器包括：依次连接的滤波片、硅光二极管以及基座；

9、所述滤波片用于提取光合有效辐射范围内光线辐射通量密度和限制透过所述遮光盖透光缝隙的光线的波长范围；所述硅光二极管用于将目标波长范围内的光线强度转化为电压信号；所述基座用于固定所述硅光二极管和所述滤波片。

10、优选地，所述遮光盖和所述陶瓷外壳上的旋转圆形透光口的直径一致。

11、优选地，所述遮光盖的透光方位角为1度。

12、优选地，所述仪器固定平台的形状包括：折叠状态和展开状态。

13、优选地，所述存储单元的存储频率为30s一次。

14、优选地，一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量方法，包括：

15、当天气为无云晴天时，将所述遮光盖的透光缝隙对准正北方向，并在所述控制器上输入观测日期、观测时间以及观测经纬度；

16、根据所述观测日期、所述观测时间以及所述观测经纬度计算太阳方位角，并根据所述太阳方位角计算旋转角速率；

17、利用所述旋转角速率控制所述遮光盖进行旋转，并利用所述第一光量子传感器和所述第一数据处理器获取所述直射光合有效辐射通量密度；

18、将所述第二光量子传感器翻转至迎光侧，并利用所述第二光量子传感器获取迎光向接收光合有效辐射通量密度；

19、将所述迎光向接收光合有效辐射通量密度和所述直射光合有效辐射通量密度作差，得到所述迎光向散射光合有效辐射通量密度；

20、将所述第二光量子传感器翻转至背阴侧，并利用所本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置，其特征在于，包括：第一光量子传感器、第二光量子传感器、仪器固定平台、陶瓷外壳、遮光盖、第一数据处理器、第二数据处理器、控制器以及仪器支架；

2.根据权利要求1所述的一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置，其特征在于，所述控制器内嵌：存储单元、供电单元、角度调节单元、数据显示单元、位置单元、时间单元、低电量报警器以及低存储容量警示灯；

3.根据权利要求1所述的一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置，其特征在于，所述第一光量子传感器包括：依次连接的滤波片、硅光二极管以及基座；

4.根据权利要求1所述的一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置，其特征在于，所述遮光盖和所述陶瓷外壳上的旋转圆形透光口的直径一致。

5.根据权利要求1所述的一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置，其特征在于，所述遮光盖的透光方位角为1度。

6.根据权利要求1所述的一种植被生长空间光合有效辐射通量密度测量装置，其特征在于，所述仪器固定平台的形状包括：折叠状态和展开状态。