專利名稱：基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測方法與設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光照強度檢測技術領域，特別涉及一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測方法與設備。
背景技術：
光合作用是綠色植物將光能轉化為自身化學能的過程，在光合作用研究中，光照檢測與控制仍然是一個比較薄弱環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段的光照檢測設備的研究開發(fā)主要集中在基于光度學系統(tǒng)(單位為Ix)和能量學系統(tǒng)(單位為W/m2)的光照檢測設備，光度學系統(tǒng)采用的光照度單位不能很好的反映光照和光合速率之間的關系已經被逐漸放棄；能量學系統(tǒng)由于其不能反映PAR能量和生物產量之間的數量關系，給光合作用的研究帶來不便；此外，可見光中除400-700nm波段的光譜外其它特定波段的光譜對植物的生長也具有不可替代的作用。近年來，現(xiàn)代生物技術特別是光合作用機理的研究為精確光照檢測系統(tǒng)提供了定量理論基礎，量子學系統(tǒng)的提出，已將光合作用的研究帶入了一個新的領域，研究表明植物光合有效福射光量子通量密度(photo flux density, PFD,單位為μ mol/m2s)與參與光化學反應的物質之間具有明確的定量關系，且特定波段光強所占可見光比例受太陽高度角的影響，因此，如何在現(xiàn)有光照傳感器基礎上實現(xiàn)對植物分波段光量子通量密度的檢測已經成為一個急需解決的問題。

發(fā)明內容
為了克服上述現(xiàn) 有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測方法與設備，采用現(xiàn)有可見光光照傳感器，通過基于太陽高度角的單波段光量子通量密度算法實現(xiàn)太陽可見光光強和植物分波段光量子通量密度轉換，獲得PFD數據。系統(tǒng)在采用現(xiàn)有可見光光照傳感器的基礎上通過軟件方式實現(xiàn)對特定波段光量子通量密度的檢測，在現(xiàn)有光照傳感器的基礎上，降低了開發(fā)成本，提高了系統(tǒng)的針對性、準確性和可擴展性。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測方法，連續(xù)測量一個自然年內不同日期不同時刻下的特定波段光強及可見光總光強，得到可見光中特定波段光強所占可見光的比例，再根據檢測時間和地理位置與太陽高度角的關系，通過Matlab擬合其隨太陽高度角的變化規(guī)律，得到不同太陽高度角下特定波段百分比bandper，然后根
據公式
權利要求
1.一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測方法，其特征在于，首先，連續(xù)測量一個自然年內不同日期不同時刻可見光總光強與特定波段光強，得到可見光中特定波段所占可見光的比例，再根據檢測時間和地理位置與太陽高度角的關系，通過Matlab擬合其隨太陽高度角的變化規(guī)律，得到不同太陽高度角下特定波段百分比bandper，然后根據公式
2.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，當可見光中特定波段選擇紅光時，不同太陽高度角下測定的紅光波段百分比為
3.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，當可見光中特定波段選擇藍光時，不同太陽高度角下測定的藍光波段百分比為 ;,
4.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征在于，測量特定波段光強及可見光總光強的方法是:在一個自然年內的不同日期，每天自8:00-17:30，每隔半個小時測量一次特定波段光強及可見光總光強，擬合得到可見光中特定波段所占可見光的比例。
5.根據權利要求1或4所述的檢測方法，其特征在于，測量多波段分光光譜光強，有效代替分光光譜輻射儀或者多個光照傳感器。
6.一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測設備，其特征在于，包括: 傳感器模塊，檢測環(huán)境太陽可見光實時光強信息； 用戶交互模塊，用于設置系統(tǒng)時間和檢測波段，并通過液晶屏顯示環(huán)境實時信息； 核心處理器模塊，以STC12C5A60S2單片機為核心處理器，首先讀取系統(tǒng)時間和緯度信息，根據公式
7.根據權利要求6所述的檢測設 備，其特征在于，所述傳感器模塊可見光光照傳感器。
全文摘要
一種基于太陽單波段光量子通量密度模型的檢測方法與設備，根據檢測時間和地理位置計算實時太陽高度角，連續(xù)測量一個自然年內不同日期不同時刻可見光總光強與特定波段光強，然后擬合特定波段所占可見光的比例隨太陽高度角的變化規(guī)律，建立以時間、緯度、波段、可見光總光強為變量的太陽單波段光量子通量密度模型，基于模型、當前時間、緯度和可見光總光強計算得到特定單波段光量子通量密度；本發(fā)明還提供了相應的檢測設備，可實時檢測特定波段光量子通量密度，并實現(xiàn)數據存儲分析,本發(fā)明可根據不同作物對光譜的吸收特性，確定檢測波段范圍，針對性強，且檢測信息更精確，具有良好的擴展性。
文檔編號G01J1/42GK103148934SQ20131002793
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2013年1月24日
發(fā)明者張海輝, 梁言, 胡瑾, 樊宏攀, 劉正道, 劉翔, 喬俊楓, 賈金陽, 周慶珍 申請人:西北農林科技大學