RU168918U1 - LIGHT CULTURE EXPOSURE QUALITY ANALYZER - Google Patents
LIGHT CULTURE EXPOSURE QUALITY ANALYZER Download PDFInfo
- Publication number
- RU168918U1 RU168918U1 RU2016132688U RU2016132688U RU168918U1 RU 168918 U1 RU168918 U1 RU 168918U1 RU 2016132688 U RU2016132688 U RU 2016132688U RU 2016132688 U RU2016132688 U RU 2016132688U RU 168918 U1 RU168918 U1 RU 168918U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photomorphogenesis
- unit
- specifying
- spectral efficiency
- output
- Prior art date
Links
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
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области сельского хозяйства и касается анализатора качества в светокультуре. Анализатор содержит полихроматор, блок задания спектральной эффективности фотосинтеза, блок задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pfr, блок задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pr, три блока умножения, четыре сумматора, блок нормирования, два блока деления, переключатель индицируемой величины и блок индикации, соединенные соответствующими связями. О качестве облучения в светокультуре судят по доле фитопотока в общем энергетическом потоке излучения и соотношению эффективных потоков фотоморфогенеза по отдельным фитохромам. Технический результат заключается в обеспечении возможности одновременной оценки качества облучения в светокультуре по его способности обеспечить процессы фотосинтеза и фотоморфогенеза у растений. 4 ил.The utility model relates to the field of agriculture and relates to a quality analyzer in light culture. The analyzer contains a polychromator, a unit for specifying the spectral efficiency of photosynthesis, a unit for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis according to the Pfr phytochrome, a unit for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis according to the phytochrome Pr, three multiplication units, four adders, a normalization unit, two division units, an indicated value switch and an indication unit connected related links. The quality of radiation in photoculture is judged by the proportion of phyto-flux in the total energy flux of radiation and the ratio of the effective fluxes of photomorphogenesis for individual phytochromes. The technical result consists in providing the possibility of simultaneous assessment of the quality of radiation in light culture by its ability to ensure the processes of photosynthesis and photomorphogenesis in plants. 4 ill.
Description
Полезная модель относится к области сельского хозяйства и предназначена для использования при оценке качества облучения, создаваемого искусственными источниками света (ИС), применяемыми для облучения растений (в светокультуре).The utility model relates to the field of agriculture and is intended for use in assessing the quality of radiation generated by artificial light sources (IP) used to irradiate plants (in photoculture).
Энергия потока оптического излучения (ОИ) в диапазоне длин волн от 400 до 800 нм оказывает большое влияние на рост, развитие и физиологию растений. Важными поддиапазонами в этой области являются красный (R - red) 600-700 нм и дальнекрасный (FR - far red) 700-800 нм. Актуальной является оценка соответствия облучения, создаваемого ИС требованиям, предъявляемым растениями.The energy of the flow of optical radiation (OI) in the wavelength range from 400 to 800 nm has a great influence on the growth, development and physiology of plants. Important subbands in this area are red (R - red) 600-700 nm and far red (FR - far red) 700-800 nm. Relevant is the assessment of the compliance of the radiation generated by the IP with the requirements of plants.
Известно устройство для определения качественных и количественных показателей энергии потока ОИ для светокультуры, включающее приемник потока ОИ, вычислительное устройство, в составе которого имеются блоки умножения и суммирования, переключатель индицируемой величины, блок индикации, блок задания спектральной эффективности фотосинтеза растений [Патент РФ №2354104. Способ и устройство определения фотоэлектрической, тепловой и фотобиохимической-фотосинтезной эксергии для трех видов преобразования энергии солнечного излучения / Гришин А.А. и др. Заявка: 2007139200/12, 24.10.2007].A device for determining the qualitative and quantitative indicators of the energy of the OI stream for light culture, including the OI stream receiver, a computing device, which includes multiplication and summing units, an displayed value switch, an indication unit, a unit for specifying the spectral efficiency of plant photosynthesis [RF Patent No. 2354104. Method and device for determining photoelectric, thermal and photobiochemical-photosynthetic exergy for three types of solar energy conversion / Grishin A.A. and other Application: 2007139200/12, 10.24.2007].
Недостаток известного устройства: невозможность оценки качества потока ОИ по его способности обеспечить фотоморфогенез растений.A disadvantage of the known device: the inability to assess the quality of the flow of OI by its ability to provide photomorphogenesis of plants.
Известно устройство для анализа качества облучения в светокультуре по спектральной энергоемкости, содержащее полихроматор, систему регистрации спектра, сумматоры энергии потока ОИ, блоки деления, блоки задания нормируемых параметров энергии в спектральных поддиапазонах, блок индикации [Патент на ПМ №119876. Анализатор спектральной энергоемкости потока оптического излучения / Ракутько С.А. и др. Заявка: 2012113017/28, 03.04.2012].A device is known for analyzing the quality of radiation in light culture by spectral energy intensity, comprising a polychromator, a spectrum recording system, energy sources for the OI flux, dividing blocks, blocks for setting normalized energy parameters in the spectral sub-bands, indication unit [Patent on PM No. 119876. The analyzer of the spectral energy intensity of the optical radiation flux / Rakutko S.A. and other Application: 2012113017/28, 04/03/2012].
Недостатком известного устройства: принятый критерий оценки - энергоемкость потока ОИ - не позволяет характеризовать качество потока по его способности обеспечить фотосинтез и фотоморфогенез растений.A disadvantage of the known device: the accepted evaluation criterion — the energy intensity of the OI stream — does not allow characterizing the quality of the stream by its ability to provide photosynthesis and plant photomorphogenesis.
Наиболее близким к заявляемому является техническое решение, включающее полихроматор (1), первый (5) и второй (6) блоки умножения, первый (8), второй (9), третий (10) и четвертый (11) сумматоры, первый (13) и второй (14) блоки деления, блок (16) индикации [Патент на ПМ №160900. Анализатор качества спектра потока оптического излучения в светокультуре / Ракутько С.А. и др. Заявка: Заявка: 2015141726/28, 30.09.2015].Closest to the claimed one is a technical solution including a polychromator (1), the first (5) and second (6) multiplication units, the first (8), second (9), third (10) and fourth (11) adders, the first (13 ) and the second (14) dividing blocks, display unit (16) [Patent for PM No. 160900. The analyzer of the quality of the spectrum of the flow of optical radiation in light culture / Rakutko S.A. and other Application: Application: 2015141726/28, 09/30/2015].
Недостаток известного устройства: состав блоков и схема их соединения не позволяют одновременно (за одно измерение) оценить качество потока ОИ по его способности обеспечить фотосинтез и фотоморфогенез растений.A disadvantage of the known device: the composition of the blocks and the scheme of their connection do not allow simultaneously (for one measurement) to assess the quality of the flow of OI by its ability to provide photosynthesis and plant photomorphogenesis.
Задача полезной модели - создание измерительного прибора, позволяющего оценить качество облучения в светокультуре по его способности обеспечить процессы фотосинтеза и фотоморфогенеза у растений.The objective of the utility model is to create a measuring device that allows one to assess the quality of radiation in light culture by its ability to ensure photosynthesis and photomorphogenesis in plants.
Технический результат - возможность одновременной оценки качества облучения в светокультуре по его способности обеспечить процессы фотосинтеза и фотоморфогенеза у растений.The technical result is the ability to simultaneously assess the quality of radiation in light culture by its ability to ensure the processes of photosynthesis and photomorphogenesis in plants.
Технический результат достигается тем, что анализатор качества облучения в светокультуре содержит полихроматор (1), блок (2) задания спектральной эффективности фотосинтеза, блок (3) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pfr, блок (4) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Рr, первый (5), второй (6) и третий (7) блок умножения, первый (8), второй (9), третий (10) и четвертый (11) сумматоры, блок (12) нормирования, первый (13) и второй (14) блоки деления, переключатель (15) индицируемой величины и блок (16) индикации, соединенные соответствующими связями.The technical result is achieved by the fact that the analyzer of the quality of radiation in the light culture contains a polychromator (1), a unit (2) for specifying the spectral efficiency of photosynthesis, a unit (3) for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis by Pfr phytochrome, a unit (4) of specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis by phytochrome Pr, first (5), second (6) and third (7) multiplication block, first (8), second (9), third (10) and fourth (11) adders, normalization block (12), first (13) and second (14) dividing units, an indicated value switch (15) and an indication unit (16), connected by appropriate links.
Новые существенные признаки: устройство дополнительно содержит блок (2) задания спектральной эффективности фотосинтеза, блок (3) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pfr, блок (4) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pr, третий (7) блок умножения, блок (12) нормирования, переключатель (15) индицируемой величины, при этом выходы блока (2) задания спектральной эффективности фотосинтеза, блока (3) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pfr и блока (4) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pr соединены с первыми входами соответственно первого (5), второго (6) и третьего (7) блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходом полихроматора (1), а выходы - сответственно с входами второго (9), третьего (10) и четвертого (11) сумматоров, выход полихроматора (1) также соединен с входом первого (8) сумматора, выход которого вместе с выходом второго (9) сумматора соединен с соответствующими входами первого (13) блока деления, выход которого соединен с первым входом блока (16) индикации, выход третьего (10) сумматора соединен с входом блока (12) нормирования, выход которого соединен с первым входом второго (14) блока деления, второй вход которого соединен с выходом четвертого (11) сумматора, а выход - со вторым входом блока (16) индикации, третий вход которого соединен с выходом переключателя (15) индицируемой величины.Significant new features: the device additionally contains a block (2) for specifying the spectral efficiency of photosynthesis, a block (3) for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis by Pfr phytochrome, a block (4) of specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis by phytochrome Pr, a third (7) multiplication block, block (12 ) regulation, switch (15) of the indicated value, while the outputs of block (2) for specifying the spectral efficiency of photosynthesis, block (3) for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis according to Pfr phytochrome and block (4) for specifying the spectral e photomorphogenesis efficiencies by phytochrome Pr are connected to the first inputs of the first (5), second (6), and third (7) multiplication blocks, the second inputs of which are connected to the output of the polychromator (1), and the outputs, respectively, to the inputs of the second (9), third (10) and the fourth (11) adder, the output of the polychromator (1) is also connected to the input of the first (8) adder, the output of which, together with the output of the second (9) adder, is connected to the corresponding inputs of the first (13) division unit, the output of which is connected to the first input of the display unit (16), the output of the third (1 0) the adder is connected to the input of the normalization unit (12), the output of which is connected to the first input of the second (14) division unit, the second input of which is connected to the output of the fourth (11) adder, and the output to the second input of the display unit (16), the third the input of which is connected to the output of the switch (15) of the displayed value.
Технический результат обеспечивается следующим.The technical result is provided by the following.
1. Устройство дополнительно содержит блок (2) задания спектральной эффективности фотосинтеза и первый (13) блок деления, соединенные соответствующими связями с другими блоками устройства, что обеспечивает возможность определения коэффициента, характеризующего качество облучения в светокультуре по доле фитопотока в общем потоке излучения.1. The device further comprises a unit (2) for specifying the spectral efficiency of photosynthesis and a first (13) dividing unit connected by corresponding links to other units of the device, which makes it possible to determine a coefficient characterizing the quality of irradiation in photoculture by the proportion of phyto-stream in the total radiation flux.
2. Устройство дополнительно содержит блок (3) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pfr, блок (4) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pr, третий (7) блок умножения, блок (12) нормирования, соединенные соответствующими связями с другими блоками устройства, что обеспечивает возможность определения коэффициента, характеризующего качество облучения в светокультуре через соотношение эффективных потоков фотоморфогенеза по фитохромам Pr и Pfr.2. The device further comprises a unit (3) for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis according to the phytochrome Pfr, a unit (4) for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis according to the phytochrome Pr, a third (7) multiplication unit, a normalization unit (12) connected by corresponding links to other device units, which makes it possible to determine the coefficient characterizing the quality of irradiation in light culture through the ratio of the effective fluxes of photomorphogenesis from phytochromes Pr and Pfr.
3. Устройство дополнительно содержит переключатель (15) индицируемой величины, что обеспечивает возможность выбрать отображаемый на индикаторе коэффициент и выполнить оценку качества облучения по двум критериям одновременно за одно измерение.3. The device additionally contains a switch (15) of the indicated value, which makes it possible to select the coefficient displayed on the indicator and evaluate the quality of the radiation according to two criteria simultaneously in one measurement.
Возможность использования предлагаемой полезной модели в сельском хозяйстве при культивировании растений в условиях дополнительного облучения, известность программно-аппаратных методов и средств (цифровых и аналоговых), с помощью которых возможна реализация отдельных блоков модели и ее структуры в целом в описанном виде позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «промышленная применимость».The possibility of using the proposed utility model in agriculture when cultivating plants under conditions of additional irradiation, the popularity of software and hardware methods and tools (digital and analog), with which it is possible to implement individual blocks of the model and its structure as a whole in the described form, it can be concluded proposed technical solution to the criterion of "industrial applicability".
Анализ уровня техники не выявил устройство того же назначения, что и предлагаемое техническое решение, которому присущи все приведенные в независимом пункте формулы существенные признаки, что свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».The analysis of the prior art did not reveal a device of the same purpose as the proposed technical solution, which has all the essential features inherent in the independent claim, which indicates that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."
На фиг. 1 показана функциональная схема заявляемого анализатора: 1 - полихроматор, 2 - блок задания спектральной эффективности фотосинтеза, 3 - блок задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pfr, 4 - блок задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pr, 5 - первый блок умножения, 6 - второй блок умножения, 7 - третий блок умножения, 8 - первый сумматор, 9 - второй сумматор, 10 - третий сумматор, 11 - четвертый сумматор, 12 - блок нормирования, 13 - первый блок деления, 14 - второй блок деления, 15 - переключатель индицируемой величины, 16 - блок индикации. Показаны обозначения сигналов: Eλ - массив значений спектральной облученности на различных длинах волн, Кф - массив значений спектральной эффективности фотосинтеза на тех же длинах волн, Kfr - массив значений спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pfr на тех же длинах волн, Kr - массив значений спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pr на тех же длинах волн, Фе - значение общего энергетического потока, Фф - значение фитоптока, Фfr - значение эффективного потока фотоморфогенеза по фитохрому Pfr, Фr - значение эффективного потока фотоморфогенеза по фитохрому Pr, Кфс - значение доли фитопотока в общем энергетическом потоке излучения, Кфх - значение соотношения эффективных потоков фотоморфогенеза по фитохромам Pr и Pfr.In FIG. 1 shows a functional diagram of the inventive analyzer: 1 - polychromator, 2 - unit for specifying the spectral efficiency of photosynthesis, 3 - unit for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis by Pfr phytochrome, 4 - unit for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis by phytochrome Pr, 5 - first multiplication unit, 6 - second multiplication unit, 7 - third multiplication unit, 8 - first adder, 9 - second adder, 10 - third adder, 11 - fourth adder, 12 - normalization unit, 13 - first division unit, 14 - second division unit, 15 - indicated switch greatness 16, display unit. The signal designations are shown: E λ is an array of spectral irradiance values at different wavelengths, Kf is an array of spectral photosynthesis efficiencies at the same wavelengths, Kfr is an array of spectral efficiencies of photomorphogenesis according to Pfr phytochrome at the same wavelengths, Kr is an array of spectral values the efficiency of photomorphogenesis by phytochrome Pr at the same wavelengths, Фе - the value of the total energy flux, Фф - phyto flow value, Фfr - value of the effective photomorphogenesis flux by phytochrome Pfr, Фr - effect value vnogo flow photomorphogenesis of phytochrome Pr, CFS - value fitopotoka share in the total energy flux of radiation, PFs -, the ratio of the effective flow photomorphogenesis phytochrome Pr and Pfr.
На фиг. 2 в относительных единицах показаны значения спектральных эффективностей Kr, Kfr и Kф для различных длин волн.In FIG. 2 in relative units shows the spectral efficiencies Kr, Kfr and Kf for different wavelengths.
На фиг. 3 показаны значения спектральной облученности на различных длинах волн от рассмотренных в примере облучателей.In FIG. Figure 3 shows the values of spectral irradiation at various wavelengths from those considered in the example of irradiators.
На фиг. 4 в таблице показаны численные значения промежуточных и итоговых величин для рассмотренных в примере облучателей.In FIG. 4, the table shows the numerical values of the intermediate and final values for the irradiators considered in the example.
В основе полезной модели лежат следующие положения.The utility model is based on the following points.
Важнейшими процессами, протекающими в растении под воздействием облучения, являются фотосинтез (процесс использования энергии света в химических реакциях, результат которых - образование органических веществ из углекислого газа и воды) и фотоморфогенез (изменение морфологии растения, где свет выступает в сигнальной роли, регулируя процессы роста и развития). Помимо обеспечения количественной величины облученности растений, в светокультуре важно соблюдение качества облучения, т.е. соответствия спектра излучения и потребности растений в излучении на различных длинах волн.The most important processes occurring in a plant under the influence of radiation are photosynthesis (the process of using light energy in chemical reactions, the result of which is the formation of organic substances from carbon dioxide and water) and photomorphogenesis (changing the morphology of a plant, where light acts as a signal, regulating growth processes and development). In addition to ensuring a quantitative value of plant irradiation, it is important to observe the quality of radiation in light culture, i.e. correspondence of the spectrum of radiation and the needs of plants in radiation at different wavelengths.
Фоточувствительный аппарат растений включает хлорофилл и две взаимопревращаемые формы фитохрома: Pr с максимумом поглощения излучения на длине волны 660 нм и Pfr с максимумом поглощения на 730 нм. Активной формой фитохрома, ускоряющей рост растения, является Pr. Если в интегральном потоке присутствует большая доля энергии в FR диапазоне, то равновесие форм фитохрома сдвигается в сторону Pfr формы и наблюдается ускоренный фотоморфогенез облучаемых растений.The photosensitive apparatus of plants includes chlorophyll and two interconvertible forms of phytochrome: Pr with a maximum absorption of radiation at a wavelength of 660 nm and Pfr with a maximum absorption at 730 nm. The active form of phytochrome, accelerating plant growth, is Pr. If a large fraction of energy in the FR range is present in the integrated flow, then the equilibrium of the phytochrome forms shifts toward the Pfr form and accelerated photomorphogenesis of the irradiated plants is observed.
Эффект от действия потока ОИ на растения может быть задан в спектральных координатах, в виде зависимости эффективности по соответствующему критерию от длины волны. Экспериментально установлены такие зависимости для фотосинтеза (Кф) и фотоморфогенеза по фитохромам Pfr (Кfr) и Pr(Кr). Графически эти зависимости показаны на фиг. 2.The effect of the action of the OI flux on plants can be specified in spectral coordinates, in the form of a dependence of efficiency according to the corresponding criterion on wavelength. Such dependences were experimentally established for photosynthesis (Kf) and photomorphogenesis by phytochromes Pfr (Kfr) and Pr (Kr). Graphically, these dependencies are shown in FIG. 2.
Первичной спектральной информацией являются величины энергетической облученности Еλ, Вт⋅м2, для каждой длины волны λ.The primary spectral information is the energy irradiance E λ , W⋅m 2 , for each wavelength λ.
Для оценки потока ОИ по критерию обеспечения максимума фотосинтеза используют величину фитоотдачи (фит⋅Вт-1) потока, которая определяется как отношение фитопотока (фит) к энергетическому потоку (Вт) по формулеTo assess the flow of OI according to the criterion of ensuring the maximum of photosynthesis, the phyto-yield value (phytW -1 ) of the flux is used, which is defined as the ratio of the phytoflow (phyt) to the energy flux (W) by the formula
Чем большее значение принимает коэффициент Кфс, тем более спектр излучения ИС близок к спектру эффективности по фотосинтезу [Жилинский Ю.М., Кумин В.Д. Электрическое освещение и облучение.- М: Колос, 1982. -272 с.].The greater the Kfs coefficient takes, the more the radiation spectrum of the IP is close to the efficiency spectrum by photosynthesis [Zhilinsky Yu.M., Kumin V.D. Electric lighting and radiation. - M: Kolos, 1982. -272 S.].
Для оценки фоторегуляторного воздействия потока ОИ на растения по отношению эффективных фитохромных потоков Фr и Фfr для форм фитохрома соответственно Pr и Pfr используют коэффициент, вычисляемый по формулеTo assess the photoregulatory effect of the OI flux on plants with respect to the effective phytochrome fluxes Фr and Фfr for phytochrome forms, respectively, Pr and Pfr use a coefficient calculated by the formula
где Kr и Kfr - величины спектральной эффективности фотоморфогенеза для соответсвующих форм фитохрома;where Kr and Kfr are the values of the spectral efficiency of photomorphogenesis for the corresponding forms of phytochrome;
0,5 - нормирующий коэффициент, учитывающий соотношение максимумов спектральной эффективности воздействия излучения в отношении форм фитохрома.0.5 is a normalizing coefficient that takes into account the ratio of the maxima of the spectral efficiency of radiation exposure in relation to phytochrome forms.
Экспериментально установлено, что ИС, для которых Кфх меньше трех (т.е. с увеличенной долей энергии в FR диапазоне), ускоряют развитие растений, а значит, более пригодны для этих целей [Искусственное облучение растений. Методические рекомендации // В.Н. Волков, И.И. Свентицкий, П.И. Сторожев, Л.А. Царева. - Пущино, 1982. - 41 с.].It was experimentally established that IPs for which Kfh is less than three (that is, with an increased energy fraction in the FR range) accelerate plant development, and therefore are more suitable for these purposes [Artificial plant irradiation. Methodical recommendations // V.N. Volkov, I.I. Sventitsky, P.I. Storozhev, L.A. Tsareva. - Pushchino, 1982. - 41 p.].
Совокупность коэффициентов Кфс и Кфх позволяет задать качество облучения по критериям обеспечения фотосинтеза и фотоморфогенеза растений.The combination of Kfs and Kfh coefficients allows you to set the quality of irradiation according to the criteria for ensuring photosynthesis and plant photomorphogenesis.
Анализатор включает (фиг. 1) блок (2) задания спектральной эффективности фотосинтеза, блок (3) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pfr, блок (4) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pr, выходы которых соответственно соединены с первыми входами первого (5), второго (6) и третьего (7) блоков умножения. Вторые входы этих блоков умножения соединены с выходом полихроматора (1). Выходы блоков умножения соответственно соединены с входами второго (9), третьего (10) и четвертого (11) сумматоров. Выход полихроматора также соединен с входом первого (8) сумматора. Выходы первого (8) и второго (9) сумматоров соединены с соответствующими входами первого (13) блока деления, выход которого соединен с первым входом блока (16) индикации. Выход третьего (10) сумматора соединен с входом блока (12) нормирования, выход которого соединен с первым входом второго (14) блока деления, второй вход которого соединен с выходом четвертого (11) сумматора, а выход - со вторым входом блока (16) индикации. Третий вход блока (16) индикации соединен с выходом переключателя (15) индицируемой величины.The analyzer includes (Fig. 1) a block (2) for specifying the spectral efficiency of photosynthesis, a block (3) for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis by Pfr phytochrome, a block (4) of specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis by Phytochrome Pr, the outputs of which are respectively connected to the first inputs of the first (5 ), second (6) and third (7) multiplication blocks. The second inputs of these multiplication units are connected to the output of the polychromator (1). The outputs of the multiplication blocks are respectively connected to the inputs of the second (9), third (10) and fourth (11) adders. The output of the polychromator is also connected to the input of the first (8) adder. The outputs of the first (8) and second (9) adders are connected to the corresponding inputs of the first (13) division unit, the output of which is connected to the first input of the display unit (16). The output of the third (10) adder is connected to the input of the normalization unit (12), the output of which is connected to the first input of the second (14) division unit, the second input of which is connected to the output of the fourth (11) adder, and the output to the second input of the unit (16) indication. The third input of the display unit (16) is connected to the output of the indicated value switch (15).
Анализатор работает следующим образом. Полихроматор (1) является первичным датчиком качества облученности и разлагает исследуемый поток ОИ в спектр, представляющий собой массив значений спектральной облученности Eλ, Вт⋅м-2 на различных длинах волн λ, нм.The analyzer works as follows. Polychromator (1) is the primary gauge of the quality of irradiation and decomposes the investigated OI flux into a spectrum, which is an array of values of spectral irradiation E λ , W⋅m -2 at various wavelengths λ, nm.
Спектральную эффективность потока ОИ по фотосинтезу и фотоморфогенезу (для фитохромов Pfr и Pr) предварительно задают соответственно в блоках (2) задания спектральной эффективности фотосинтеза, (3) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pfr (4) задания спектральной эффективности фотоморфогенеза по фитохрому Pr в виде массивов сигналов. На выходе первого (5), второго (6) и третьего (7) блоков умножения формируются сигналы, соответствующие эффективным значениям по соответствующему критерию на данной длине волны. На выходах первого (8), второго (9), третьего (10) и четвертого (11) сумматоров формируются сигналы, соответствующие значениям общего энергетического потока (Фе), фитопотока (Фф), эффективного потока фотоморфогенеза по фитохромам Pfr (Фfr) и Pr(Фr). На выходах первого (13) и второго (14) блоков деления формируются сигналы, соответствующие значениям доли фитопотока в общем энергетическом потоке излучения (Кфс) и соотношению эффективных потоков фотоморфогенеза по фитохромам Pr и Pfr (Кфх). Данные сигналы формируются одновременно, в процессе одного измерения и поочередно отображаются блоком (16) индикации. Выбор отображаемого сигнала производится с помощью переключателя (15) индицируемой величины.The spectral efficiency of the OI flux for photosynthesis and photomorphogenesis (for Pfr and Pr phytochromes) is preliminarily set in blocks (2) for specifying the spectral efficiency of photosynthesis, (3) for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis for Pfr phytochrome (4) for specifying the spectral efficiency of photomorphogenesis for Pr phytochrome in the form arrays of signals. At the output of the first (5), second (6) and third (7) multiplication blocks, signals are generated that correspond to effective values by the corresponding criterion at a given wavelength. At the outputs of the first (8), second (9), third (10) and fourth (11) adders, signals are generated that correspond to the values of the total energy flux (Фе), phyto-flux (Фф), and the effective photomorphogenesis flux by phytochromes Pfr (Фfr) and Pr (Фr). At the outputs of the first (13) and second (14) fission units, signals are generated corresponding to the values of the phyto flux fraction in the total energy flux of radiation (Kfs) and the ratio of the effective photomorphogenesis fluxes along phytochromes Pr and Pfr (Kfh). These signals are generated simultaneously, in the process of one measurement and are alternately displayed by the display unit (16). The displayed signal is selected using the switch (15) of the displayed value.
Пример. В лаборатории энергоэффективных электротехнологий ИАЭП (Санкт-Петербург) в ходе экспериментов по светокультуре проводили оценку качества облучения в светокультуре томата от облучателя «Оптолюкс-Спэйс-Агро» (производства ООО «ЛЕД-Энергосервис»), далее - Агро и от облучателя L-fito (производства ООО «Ледел»), далее - Ледел.Example. In the laboratory of energy-efficient electrical technologies of the IAEP (St. Petersburg), in the course of light culture experiments, the quality of radiation in the tomato culture was evaluated from the Optolux-Space-Agro irradiator (manufactured by LED-Energoservice LLC), hereinafter - Agro and from the L-fito irradiator (produced by LLC Ledel), hereinafter - Ledel.
Уровень облученности под облучателями был выравнен на величину 140 мкмоль⋅с-1⋅м-2. Создаваемая при этом облучателями спектральная облученность показана на фиг. 3. В процессе эксперимента фиксировали биометрические показатели растений томата под облучателями.The level of irradiation under the irradiators was equalized to 140 μmol⋅s -1 ⋅m -2 . The spectral irradiation created by the irradiators is shown in FIG. 3. During the experiment, biometric indicators of tomato plants were recorded under irradiators.
С помощью модели анализатора качества облучения найдены сигналы, соответствующие значениям общего энергетического потока (Фе), фитоптока (Фф), эффективного потока фотоморфогенеза по фитохромам Pfr (Фfr) и Pr (Фr) для используемых облучателей. Полученные сигналы, соответствующие величинам Кфс и Кфх, показаны в таблице на фиг. 4.Using the model of the radiation quality analyzer, we found signals corresponding to the values of the total energy flux (Fe), phyto flux (Фф), effective photomorphogenesis flux by phytochromes Pfr (Фfr) and Pr (Фr) for the used irradiators. The received signals corresponding to the Kfs and Kfh values are shown in the table in FIG. four.
Оценка облучателей по коэффициенту Кфс свидетельствует, что фитоотдача Ледел несколько больше, чем Агро (0,81>0,68). Это означает, что эффективность процесса фотосинтеза под таким облучателем немного выше, чем под Агро. Однако для Ледел Кфх=11,71 (больше трех), для Агро Кфх=2,51 (меньше трех). Следствием этого является существенно большая интенсивность фотоморфогенеза, что привело к более крупным и развитым растениям томата под Агро и подавленному фотоморфогенезу у растений под Ледел.An assessment of the irradiators by the Kfs coefficient indicates that Ledel's phyto-yield is slightly greater than Agro (0.81> 0.68). This means that the efficiency of the photosynthesis process under such an irradiator is slightly higher than under Agro. However, for Ledel Kfh = 11.71 (more than three), for Agro Kfh = 2.51 (less than three). The consequence of this is a significantly greater intensity of photomorphogenesis, which led to larger and more developed tomato plants under Agro and suppressed photomorphogenesis in plants under Ledel.
Таким образом, с помощью заявляемого устройства возможно измерение качества облучения в светокультуре по доли фитопотока в общем энергетическом потоке излучения и соотношению эффективных потоков фотоморфогенеза по отдельным фитохромам.Thus, using the inventive device, it is possible to measure the quality of radiation in photoculture by the proportion of phyto-flux in the total energy flux of radiation and the ratio of effective photomorphogenesis fluxes for individual phytochromes.
Наглядность измеряемой величины показателя качества спектра позволяет использовать предлагаемое устройство в научных исследованиях, в учебном процессе аграрного вуза, при проведении энергоэкоаудита в культивационных сооружениях, в производственном процессе светокультуры.The visibility of the measured value of the spectrum quality indicator makes it possible to use the proposed device in scientific research, in the educational process of an agricultural university, when conducting energy and environmental audits in cultivation facilities, in the production process of light culture.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132688U RU168918U1 (en) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | LIGHT CULTURE EXPOSURE QUALITY ANALYZER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016132688U RU168918U1 (en) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | LIGHT CULTURE EXPOSURE QUALITY ANALYZER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU168918U1 true RU168918U1 (en) | 2017-02-28 |
Family
ID=58449493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016132688U RU168918U1 (en) | 2016-08-08 | 2016-08-08 | LIGHT CULTURE EXPOSURE QUALITY ANALYZER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU168918U1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU881586A1 (en) * | 1980-02-01 | 1981-11-15 | Институт Агрохимии И Почвоведения Ан Ссср | Method of evaluating optical radiation effect upon plant |
| US4678330A (en) * | 1985-04-30 | 1987-07-07 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method and apparatus for measuring solar radiation in a vegetative canopy |
| RU119876U1 (en) * | 2012-04-03 | 2012-08-27 | Государственное научное учреждение Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии) | ANALYSIS OF SPECTRAL ENERGY CAPACITY OF OPTICAL RADIATION FLOW |
| 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 |
-
2016
- 2016-08-08 RU RU2016132688U patent/RU168918U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU881586A1 (en) * | 1980-02-01 | 1981-11-15 | Институт Агрохимии И Почвоведения Ан Ссср | Method of evaluating optical radiation effect upon plant |
| US4678330A (en) * | 1985-04-30 | 1987-07-07 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method and apparatus for measuring solar radiation in a vegetative canopy |
| RU119876U1 (en) * | 2012-04-03 | 2012-08-27 | Государственное научное учреждение Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии) | ANALYSIS OF SPECTRAL ENERGY CAPACITY OF OPTICAL RADIATION FLOW |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ranglová et al. | Rapid screening test to estimate temperature optima for microalgae growth using photosynthesis activity measurements | |
| Mouget et al. | Suitability of the fluorescence monitoring system (FMS, Hansatech) for measurement of photosynthetic characteristics in algae | |
| Smith et al. | Bio‐optical modeling of photosynthetic production in coastal waters | |
| Dubinsky et al. | Light harvesting and utilization by phytoplankton | |
| Esfahani et al. | Improvement of nitrogen management in rice paddy fields using chlorophyll meter (SPAD) | |
| Neale | Spectral weighting functions for | |
| CN109490270B (en) | Device and method for measuring primary productivity of phytoplankton based on chlorophyll fluorescence | |
| US20100068750A1 (en) | Method for fluorometrically determining photosynthesis parameters of photoautotropic organisms, device for carrying out said method and a measurement chamber | |
| RU2014116255A (en) | CHEMOMETRICS FOR THE SPECTRAL ANALYSIS OF THE NEAR INFRARED RANGE | |
| CN105556287A (en) | Method and device for determining a nutritional state of a plant | |
| Murphy et al. | Quantitating active photosystem II reaction center content from fluorescence induction transients | |
| Olvera-Gonzalez et al. | A LED-based smart illumination system for studying plant growth | |
| Ross et al. | A model of photosynthesis and photo‐protection based on reaction center damage and repair | |
| Demers et al. | An experimental tool to study the effects of ultraviolet radiation on planktonic communities: A mesocosm approach | |
| CN109520983B (en) | DOM-based water quality evaluation method and device | |
| RU168918U1 (en) | LIGHT CULTURE EXPOSURE QUALITY ANALYZER | |
| Tian et al. | Research on the effect of electrical signals on growth of Sansevieria under Light-Emitting Diode (LED) lighting environment | |
| RU160900U1 (en) | ANALYSIS OF QUALITY OF THE SPECTRUM OF THE FLOW OF OPTICAL RADIATION IN LIGHT CULTURE | |
| Sun et al. | Photosynthetic activity of Prorocentrum donghaiense Lu acclimated to phosphorus limitation and its photosynthetic responses to nutrient depletion | |
| Wang et al. | A niche model to predict Microcystis bloom decline in Chaohu Lake, China | |
| Zhao et al. | Interpretable data-driven chemometric approach for predicting non-optically active water quality parameters using ultraviolet-visible-near infrared absorption spectroscopy and physical-chemical measurements | |
| KR20090008689A (en) | A method of measuring fluorescence of photoindependent nutritional bio photosynthesis parameters, an apparatus and a measurement chamber for implementing the method | |
| RU119876U1 (en) | ANALYSIS OF SPECTRAL ENERGY CAPACITY OF OPTICAL RADIATION FLOW | |
| CN111766224B (en) | Method for inverting chlorophyll fluorescence spectrum by only using radiance data | |
| Li et al. | Hyperspectal imaging technology for phenotyping iron and boron deficiency in Brassica napus under greenhouse conditions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180809 |