RU160900U1 - ANALYSIS OF QUALITY OF THE SPECTRUM OF THE FLOW OF OPTICAL RADIATION IN LIGHT CULTURE - Google Patents
ANALYSIS OF QUALITY OF THE SPECTRUM OF THE FLOW OF OPTICAL RADIATION IN LIGHT CULTURE Download PDFInfo
- Publication number
- RU160900U1 RU160900U1 RU2015141726/28U RU2015141726U RU160900U1 RU 160900 U1 RU160900 U1 RU 160900U1 RU 2015141726/28 U RU2015141726/28 U RU 2015141726/28U RU 2015141726 U RU2015141726 U RU 2015141726U RU 160900 U1 RU160900 U1 RU 160900U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- output
- input
- inputs
- outputs
- Prior art date
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 39
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 235000021466 carotenoid Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000017260 vegetative to reproductive phase transition of meristem Effects 0.000 claims description 4
- 150000001747 carotenoids Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- AXTGDCSMTYGJND-UHFFFAOYSA-N 1-dodecylazepan-2-one Chemical compound CCCCCCCCCCCCN1CCCCCC1=O AXTGDCSMTYGJND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000012550 audit Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 230000037039 plant physiology Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
1. Анализатор качества спектра потока оптического излучения в светокультуре, содержащий полихроматор (1), первый выход которого соединен с входом блока (2) регистрации спектра, первый (4), второй (5) и третий (6) сумматоры, выходы которых соединены с входами четвертого сумматора (7), выход которого соединен с вторыми входами первого (8) и второго (9) блоков деления, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого (4) и второго (5) суматоров, блок (10) задания доли потока в первом спектральном поддиапазоне, блок (11) задания доли потока во втором спектральном поддиапазоне, блок (21) индикации, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок (3) определения фотонной облученности, соответствующие входы которого соединены с вторым выходом полихроматора (1) и выходом блока (2) регистрации спектра, а выходы соединены с входами первого (4), второго (5) и третьего (6) сумматоров, первый (12) и второй (13) блоки вычитания, первый (14) и второй (16) блоки возведения в квадрат; первый (15) и второй (20) блоки умножения, пятый сумматор (17), блок (18) извлечения квадратного корня, блок (19) вычитания из единицы, при этом выходы первого блока (8) деления и блока (10) задания доли потока в первом спектральном поддиапазоне соединены с соответствующими входами первого блока (12) вычитания, выход которого соединен с входом первого блока (14) возведения в квадрат и первым входом первого блока (15) умножения, выходы второго блока (9) деления и блока (11) задания доли потока во втором спектральном поддиапазоне соединены с соответствующими входами второго блока (13) вычитания, выход которого соединен с входом второго блока (16) возведения в квадрат и вторым входом первого блока (15) умножения, выходы первого (14), второго (16) блоков возведения в квадрат и первого1. The analyzer of the quality of the spectrum of the optical radiation flux in the light culture containing a polychromator (1), the first output of which is connected to the input of the spectrum recording unit (2), the first (4), second (5) and third (6) adders, the outputs of which are connected to the inputs of the fourth adder (7), the output of which is connected to the second inputs of the first (8) and second (9) division blocks, the first inputs of which are connected respectively to the outputs of the first (4) and second (5) adders, block (10) for specifying the flow share in the first spectral subband, block (11) for setting the fraction of flow in watts ith spectral subband, an indication unit (21), further comprising a photon irradiation determination unit (3), the corresponding inputs of which are connected to the second output of the polychromator (1) and the output of the spectrum registration unit (2), and the outputs are connected to the inputs of the first (4), second (5) and third (6) adders, the first (12) and second (13) subtraction blocks, the first (14) and second (16) squaring blocks; the first (15) and second (20) multiplication blocks, the fifth adder (17), the square root extraction block (18), the subtraction block (19) from the unit, while the outputs of the first division block (8) and the fraction block (10) specify the streams in the first spectral subband are connected to the corresponding inputs of the first subtraction block (12), the output of which is connected to the input of the first squaring block (14) and the first input of the first multiplication block (15), the outputs of the second division block (9) and block (11) ) the task of the flow share in the second spectral subband is connected to the corresponding inputs s second block (13) of subtraction, the output of which is connected to the input of the second unit (16) squaring and the second input of the first block (15) multiplying the outputs of the first (14) and second (16) units in the construction of the first box and
Description
Полезная модель относится к области спектрального приборостроения и предназначена для использования прежде всего при оценке спектральных параметров источников излучения, применяемых для облучения растений (в светокультуре).The utility model relates to the field of spectral instrumentation and is intended for use primarily in assessing the spectral parameters of radiation sources used for irradiating plants (in light culture).
Спектр излучения в диапазоне фотосинтетически активной радиации (ФАР) оказывает сильное влияние на эффективность продукционного процесса в светокультуре.The radiation spectrum in the range of photosynthetically active radiation (PAR) has a strong influence on the efficiency of the production process in light culture.
Известно устройство для измерения спектра источников излучения, содержащее полихроматор и блок регистрации спектра. Спектральный состав излучения определяют с помощью программного обеспечения компьютера, к которому подсоединяют прибор при работе [Кузьмин, В. Приборы для измерения оптических параметров / В. Кузьмин, В. Антонов, О. Круглов // Полупроводниковая светотехника. - 2010. - №3. - С. 31],A device for measuring the spectrum of radiation sources containing a polychromator and a spectrum recording unit is known. The spectral composition of radiation is determined using the computer software to which the device is connected during operation [Kuzmin, V. Devices for measuring optical parameters / V. Kuzmin, V. Antonov, O. Kruglov // Semiconductor lighting technology. - 2010. - No. 3. - S. 31],
Недостатками известного устройства являются следующие. Задача обработки спектральной информации возложена на компьютер. Обязательное наличие компьютера с кабельной связью создает неудобства при использовании прибора в производственном помещении культивационного сооружения. Штатное программное обеспечение компьютера для математической обработки результата не предусматривает оценку качества спектрального состава потока оптического излучения в применении к светокультуре.The disadvantages of the known device are as follows. The task of processing spectral information is assigned to the computer. The mandatory presence of a computer with cable connection creates inconvenience when using the device in the production room of a cultivation facility. The standard computer software for mathematical processing of the result does not provide for assessing the quality of the spectral composition of the optical radiation flux as applied to light culture.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является анализатор спектральной энергоемкости потока оптического излучения, содержащий полихроматор (1), первый выход которого соединен с входом блока (2) регистрации спектра, первый (4), второй (5) и третий (6) сумматоры, выходы которых соединены с входами четвертого сумматора (7), выход которого соединен с вторыми входами первого (8) и второго (9) блоков деления, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого (4) и второго (5) суматоров, блок (10) задания доли потока в первом спектральном поддиапазоне, блок (11) задания доли потока во втором спектральном поддиапазоне и блок (21) индикации [Патент на ПМ РФ №119876 Анализатор спектральной энергоемкости потока оптического излучения / Ракутько С.А. и др. Заявка №2012113017/28 от 03.04.2012].The closest in technical essence and the achieved result to the claimed utility model is a spectral energy intensity analyzer of the optical radiation flux containing a polychromator (1), the first output of which is connected to the input of the spectrum recording unit (2), the first (4), second (5) and third (6) adders whose outputs are connected to the inputs of the fourth adder (7), the output of which is connected to the second inputs of the first (8) and second (9) division blocks, the first inputs of which are connected respectively to the outputs of the first (4) and second (5) adder s, block (10) for specifying the fraction of the flux in the first spectral subband, block (11) for specifying the fraction of the flux in the second spectral subband and block (21) for indication [RF Patent PM No. 119876 Spectral energy intensity analyzer of the optical radiation flux / Rakutko S.A. and other Application No. 2012113017/28 of 04/03/2012].
Недостатки известного устройства:The disadvantages of the known device:
1. Измеряемый поток учитывается в энергетических единицах, Вт. Однако в метрологии светокультуры необходимо нахождение количества фотонов, падающих на определенную площадь за единицу времени, т.е. фотонной облученности, моль·м-2·с-1.1. The measured flow is taken into account in energy units, W. However, in light culture metrology, it is necessary to find the number of photons incident on a certain area per unit time, i.e. photon irradiation, mol · m -2 · s -1 .
2. Принятый критерий оценки - энергоемкость потока - не является величиной, характеризующей качество спектра потока излучения. В практике светокультуры желательно иметь прибор, по показаниям которого можно судить о качестве спектра применяемого источника излучения по близости двух спектров - измеренного и нормируемого.2. The accepted evaluation criterion - the energy intensity of the flow - is not a quantity characterizing the quality of the spectrum of the radiation flux. In the practice of light culture, it is desirable to have a device that can be used to judge the quality of the spectrum of the applied radiation source by the proximity of two spectra - measured and normalized.
Задача полезной модели - создание измерительного прибора, позволяющего оценить качество спектра применяемого источника излучения по близость двух спектров (измеряемого и задаваемого пользователем) с учетом долей потока фотонов в отдельных спектральных поддиапазонах ФАР.The objective of the utility model is to create a measuring device that allows one to estimate the spectrum quality of the applied radiation source by the proximity of two spectra (measured and specified by the user) taking into account the fractions of the photon flux in individual spectral sub-ranges of the PAR.
Технический результат - возможность анализа качества потока источника излучения по степени близости его спектра к заданному распределению долей фотонного потока в поддиапазонах ФАР.The technical result is the ability to analyze the quality of the radiation source flux by the degree of proximity of its spectrum to a given distribution of the fractions of the photon flux in the sub-ranges of the PAR.
Технический результат достигается тем, что анализатор качества спектра потока оптического излучения в светокультуре содержит полихроматор (1), первый выход которого соединен с входом блока (2) регистрации спектра, первый (4), второй (5) и третий (6) сумматоры, выходы которых соединены с входами четвертого сумматора (7), выход которого соединен с вторыми входами первого (8) и второго (9) блоков деления, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого (4) и второго (5) суматоров, блок (10) задания доли потока в первом спектральном поддиапазоне, блок (11) задания доли потока во втором спектральном поддиапазоне, блок (21) индикации, блок (3) определения фотонной облученности, соответствующие входы которого соединены с вторым выходом полихроматора (1) и выходом блока (2) регистрации спектра, а выходы соединены с входами первого (4), второго (5) и третьего (6) сумматоров, первый (12) и второй (13) блоки вычитания, первый (14) и второй (16) блоки возведения в квадрат, первый (15) и второй (20) блоки умножения, пятый сумматор (17), блок (18) извлечения квадратного корня, блок (19) вычитания из единицы, при этом выходы первого блока (8) деления и блока (10) задания доли потока в первом спектральном поддиапазоне соединены с соответствующими входами первого блока (12) вычитания, выход которого соединен с входом первого блока (14) возведения в квадрат и первым входом первого блока (15) умножения, выходы второго блока (9) деления и блока (11) задания доли потока во втором спектральном поддиапазоне соединены с соответствующими входами второго блока (13) вычитания, выход которого соединен с входом второго блока (16) возведения в квадрат и вторым входом первого блока (15) умножения, выходы первого (14), второго (16) блоков возведения в квадрат и первого блока (15) умножения соединены с входами пятого сумматора (17), выход которого соединен с входом блока (18) извлечения квадратного корня, выход которого соединен с входом блока (19) вычитания из единицы, выход которого соединен с входом второго блока (20) умножения, выход которого соединен с входом блока (21) индикации.The technical result is achieved in that the analyzer of the spectrum quality of the optical radiation flux in the light culture contains a polychromator (1), the first output of which is connected to the input of the spectrum recording unit (2), the first (4), second (5) and third (6) adders, outputs which are connected to the inputs of the fourth adder (7), the output of which is connected to the second inputs of the first (8) and second (9) division blocks, the first inputs of which are connected respectively to the outputs of the first (4) and second (5) adders, block (10) setting the flow fraction in the first spectral subdiap azone, block (11) for setting the fraction of the flux in the second spectral subband, indication block (21), photon irradiation determination block (3), the corresponding inputs of which are connected to the second output of the polychromator (1) and the output of the spectrum recording block (2), and the outputs connected to the inputs of the first (4), second (5) and third (6) adders, the first (12) and second (13) subtraction blocks, the first (14) and second (16) squaring blocks, the first (15) and the second (20) multiplication blocks, the fifth adder (17), the square root extraction block (18), the subtraction unit (19) from unity, while the outputs of the first division block (8) and the block (10) for specifying a fraction of the flow in the first spectral subband are connected to the corresponding inputs of the first subtraction block (12), the output of which is connected to the input of the first squaring block (14) and the first input of the first block (15 ) multiplication, the outputs of the second division block (9) and the block (11) for specifying a fraction of the flow in the second spectral subband are connected to the corresponding inputs of the second subtraction block (13), the output of which is connected to the input of the second squaring block (16) and the second input of the first block (15) multiplication, the outputs of the first (14), second (16) squaring units and the first multiplication unit (15) are connected to the inputs of the fifth adder (17), the output of which is connected to the input of the square root extraction unit (18), the output of which connected to the input of the subtraction unit (19) from the unit, the output of which is connected to the input of the second multiplication unit (20), the output of which is connected to the input of the display unit (21).
Новые существенные признаки: устройство дополнительно содержит блок (3) определения фотонной облученности, соответствующие входы которого соединены с вторым выходом полихроматора (1) и выходом блока (2) регистрации спектра, а выходы соединены с входами первого (4), второго (5) и третьего (6) сумматоров, первый (12) и второй (13) блоки вычитания, первый (14) и второй (16) блоки возведения в квадрат; первый (15) и второй (20) блоки умножения, пятый сумматор (17), блок (18) извлечения квадратного корня, блок (19) вычитания из единицы, при этом выходы первого блока (8) деления и блока (10) задания доли потока в первом спектральном поддиапазоне соединены с соответствующими входами первого блока (12) вычитания, выход которого соединен с входом первого блока (14) возведения в квадрат и первым входом первого блока (15) умножения, выходы второго блока (9) деления и блока (11) задания доли потока во втором спектральном поддиапазоне соединены с соответствующими входами второго блока (13) вычитания, выход которого соединен с входом второго блока (16) возведения в квадрат и вторым входом первого блока (15) умножения, выходы первого (14), второго (16) блоков возведения в квадрат и первого блока (15) умножения соединены с входами пятого сумматора (17), выход которого соединен с входом блока (18) извлечения квадратного корня, выход которого соединен с входом блока (19) вычитания из единицы, выход которого соединен с входом второго блока (20) умножения, выход которого соединен с входом блока (21) индикации.Significant new features: the device additionally contains a photon exposure block (3), the corresponding inputs of which are connected to the second output of the polychromator (1) and the output of the spectrum recording unit (2), and the outputs are connected to the inputs of the first (4), second (5) and third (6) adders, first (12) and second (13) subtraction blocks, first (14) and second (16) squaring blocks; the first (15) and second (20) multiplication blocks, the fifth adder (17), the square root extraction block (18), the subtraction block (19) from the unit, while the outputs of the first division block (8) and the fraction block (10) specify the streams in the first spectral subband are connected to the corresponding inputs of the first subtraction block (12), the output of which is connected to the input of the first squaring block (14) and the first input of the first multiplication block (15), the outputs of the second division block (9) and block (11) ) the task of the flow share in the second spectral subband is connected to the corresponding inputs the second block (13) of subtraction, the output of which is connected to the input of the second block (16) of squaring and the second input of the first block (15) of multiplication, the outputs of the first (14), second (16) blocks of squaring and the first block (15 ) multiplications are connected to the inputs of the fifth adder (17), the output of which is connected to the input of the square root block (18), the output of which is connected to the input of the subtraction unit (19) from the unit, the output of which is connected to the input of the second multiplication block (20), output which is connected to the input of the display unit (21).
Признаки, характеризующие полезную модель в конкретных формах выполнения:Signs characterizing the utility model in specific forms of execution:
- границы спектральных поддиапазонов для первого (4), второго (5) и третьего (6) сумматоров составляют соответственно 400…500 нм (синий), 500…600 нм (зеленый), 600…700 нм (красный);- the boundaries of the spectral subranges for the first (4), second (5) and third (6) adders are respectively 400 ... 500 nm (blue), 500 ... 600 nm (green), 600 ... 700 nm (red);
- границы спектральных поддиапазонов для первого (4), второго (5) и третьего (6) сумматоров составляют соответственно 400…520 нм (зона вегетативного действие), 520…610 нм (зона восприимчивости каротиноидов), 610…700 нм (зона стимулирования цветения).- the boundaries of the spectral subranges for the first (4), second (5) and third (6) adders are respectively 400 ... 520 nm (vegetative zone), 520 ... 610 nm (susceptibility zone of carotenoids), 610 ... 700 nm (flowering stimulation zone )
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.The listed new essential features in conjunction with the known ones allow to obtain a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.
Технический результат обеспечивается тем, что:The technical result is ensured by the fact that:
1. Устройство дополнительно содержит блок (3) определения фотонной облученности, соединенный соответствующими связями с другими блоками устройства, что обеспечивает возможность учета количества фотонов, падающих на определенную площадь за единицу времени;1. The device further comprises a unit (3) for determining photon irradiation, connected by appropriate connections with other blocks of the device, which makes it possible to take into account the number of photons incident on a certain area per unit time;
2. Устройство дополнительно содержит первый (12) и второй (13) блоки вычитания, первый (14) и второй (16) блоки возведения в квадрат, первый (15) и второй (20) блоки умножения, пятый сумматор (17), блок (18) извлечения квадратного корня, блок (19) вычитания из единицы, соединенные соответствующими связями между собой и другими блоками устройства, что обеспечивает возможность определения величины, характеризующей качество спектра применяемого источника излучения по близости двух спектров -измеренного и нормируемого.2. The device further comprises first (12) and second (13) subtraction blocks, first (14) and second (16) squaring blocks, first (15) and second (20) multiplication blocks, fifth adder (17), block (18) extracting the square root, the unit (19) subtracting from the unit, connected by appropriate connections between each other and other blocks of the device, which makes it possible to determine a quantity characterizing the quality of the spectrum of the applied radiation source by the proximity of two spectra - measured and normalized.
Возможность использование предлагаемой полезной модели в приборостроении, в сельском хозяйстве при культивировании растений в условиях дополнительного освещения, 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 instrument making, in agriculture, when cultivating plants in conditions of additional lighting, 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 allows you to do conclusion on the conformity of the 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 регистрации спектра, 3 - блок определения фотонной облученности, 4 - первый сумматор, 5 - второй сумматор, 6 - третий сумматор, 7 - четвертый сумматор, 8 - первый блок деления, 9 - второй блок деления, 10 - блок задания доли потока в первом спектральном поддиапазоне, 11 - блок задания доли потока во втором спектральном поддиапазоне, 12 - первый блок вычитания, 13 - второй блок вычитания, 14 - первый блок возведения в квадрат, 15 - первый блок умножения, 16 - второй блок возведения в квадрат, 17 - пятый сумматор, 18 - блок извлечения квадратного корня, 19 - блок вычитания из единицы, 20 - второй блок умножения, 21 - блок индикации.In FIG. 1 shows a functional diagram of the inventive analyzer: 1 — polychromator, 2 — spectrum registration unit, 3 — photon irradiation detection unit, 4 — first adder, 5 — second adder, 6 — third adder, 7 — fourth adder, 8 — first division unit, 9 - the second division block, 10 - the block for setting the fraction of the stream in the first spectral subband, 11 - the block for setting the fraction of the stream in the second spectral subband, 12 - the first subtraction block, 13 - the second subtraction block, 14 - the first squaring block, 15 - the first block of multiplication, 16 - the second block of raising in kva drat, 17 — fifth adder, 18 — square root extraction unit, 19 — unit subtraction unit, 20 — second multiplication unit, 21 — display unit.
На фиг. 2 показано вычисление расстояния между двумя точками, характеризующими спектр излучения в треугольной системе координат: kB, kG, kR - оси координат, соответствующие долям потока в синем, зеленом и красном поддиапазонах ФАР; ΔB, ΔG, ΔR - разности координат точек А и В по соответствующим осям; LAB - расстояние между точками А и В; С и D - вспомогательные точки.In FIG. Figure 2 shows the calculation of the distance between two points characterizing the radiation spectrum in a triangular coordinate system: k B , k G , k R - coordinate axes corresponding to the fractions of the flux in the blue, green, and red sub-ranges of the PAR; Δ B , Δ G , Δ R are the differences of the coordinates of points A and B along the corresponding axes; L AB is the distance between points A and B; C and D are auxiliary points.
На фиг. 3 показан спектр источников излучения из примера: ЛЛ - люминесцентных ламп, НА - натриевых ламп: СД - светодиодных источников.In FIG. Figure 3 shows the spectrum of radiation sources from an example: LL - fluorescent lamps, HA - sodium lamps: LED - LED sources.
На фиг. 4 в таблице показаны численные значения вычисляемых величин из примера.In FIG. 4 in the table shows the numerical values of the calculated values from the example.
На фиг. 5 показано графическое отображение измеренных спектров из примера в виде точек на треугольной системе координат и отрезки, соответствующие расстоянию между этими точками и точки, соответствующей нормированному спектру.In FIG. 5 shows a graphical display of the measured spectra from the example in the form of points on a triangular coordinate system and the segments corresponding to the distance between these points and the point corresponding to the normalized spectrum.
В основе полезной модели лежат следующие положения.The utility model is based on the following points.
Получаемые широко распространенными спектральными приборами графические (или табличные) данные о спектре в производственных условиях являются избыточными. Массив спектральных данных не позволяет непосредственно оценить близость спектров измеряемого потока и потока, наиболее эффективного для растений данного вида (т.е. качество спектра применяемого источника излучения). Признанным в метрологии светокультуры является подход, основанный на выделении трех спектральных поддиапазонов излучения ФАР (400…700 нм): синего (В - blue) 400…500 нм, зеленого (G - green) 500…600 нм и красного (R - red) 600...700 нм. Исследования роста, фотосинтеза и продуктивности растении показали, что наиболее благоприятными для выращивания светолюбивых растении являются следующие соотношения энергии по спектру ФАР в растениеводческих лампах: 30% - в синем, 20% - в зеленом, 50% - в красном поддиапазонах [Протасова Н.Н. Светокультура как способ выявления потенциальной продуктивности растений // Физиология растений. - т. 34. - Вып. 4. - 1987]. В ряде исследований найдены соотношения, наиболее оптимальные для отдельных культур и даже сроков их вегетации.The graphic (or tabular) data on the spectrum obtained by widespread spectral instruments in the production environment are redundant. The array of spectral data does not allow directly assessing the proximity of the spectra of the measured flux and the flux most effective for plants of a given species (i.e., the quality of the spectrum of the applied radiation source). Recognized in the metrology of light culture is an approach based on the allocation of three spectral radiation sub-ranges of PAR (400 ... 700 nm): blue (B - blue) 400 ... 500 nm, green (G - green) 500 ... 600 nm and red (R - red) 600 ... 700 nm. Studies of plant growth, photosynthesis and productivity have shown that the following energy ratios for the photophilous plant are the most favorable ratios of energy according to the PAR spectrum in crop lamps: 30% in blue, 20% in green, 50% in red sub-bands [Protasova N.N. . Light culture as a way to identify potential plant productivity // Plant Physiology. - vol. 34. - Vol. 4. - 1987]. In a number of studies, relationships were found that are most optimal for individual crops and even the timing of their vegetation.
По другой методике границы диапазонов составляют: зона вегетативного действия (V - vegetative) 400…520 нм; зона восприимчивости каротиноидов (С - carotenoid) 520…610 нм; зона стимулирования цветения (F - flowering) 610…700 нм [http://growlightsource.com/content/GLS.com-MeasuringPlantLight.pdf].According to another technique, the boundaries of the ranges are: zone of vegetative action (V - vegetative) 400 ... 520 nm; susceptibility zone of carotenoids (C - carotenoid) 520 ... 610 nm; flowering stimulation zone (F - flowering) 610 ... 700 nm [http://growlightsource.com/content/GLS.com-MeasuringPlantLight.pdf].
Первичной спектральной информацией являются величины энергетической облученности Eλ, Вт·м2, для каждой длины волны λ.The primary spectral information is the energy irradiation values E λ , W · m 2 , for each wavelength λ.
Величины фотонной облученности, моль·м-2·с-1, в выделенных поддиапазонах, например, для BGR поддиапазонов:The values of photon irradiation, mol · m -2 · s -1 , in the selected sub-bands, for example, for BGR sub-bands:
где
с - скорость света, c=3·108 м·с-1;s is the speed of light, c = 3 · 10 8 m · s -1 ;
NA - число Авогадро, NA=6,023·1023 моль-1.N A is the Avogadro number, N A = 6.023 · 10 23 mol -1 .
Фотонная облученность в диапазоне ФАРPhoton exposure in the PAR range
Доли потоков в спектре равны долям соответствующих облученностей в общей облученности ФАР. При трех поддиапазонах достаточно вычисление доли потоков в двух поддиапазонах, например, синем и красном.The fractions of the fluxes in the spectrum are equal to the fractions of the corresponding irradiations in the total irradiation of the PAR. With three sub-bands, it is sufficient to calculate the fraction of flows in two sub-bands, for example, blue and red.
Данному набору можно сопоставить точку в треугольной системе координат, оси которой направлены по сторонам равностороннего треугольника (фиг.2). Каждой такой точке соответствует определенный набор коэффициентов kB, kG, kR.This set can be associated with a point in a triangular coordinate system, the axis of which are directed along the sides of an equilateral triangle (figure 2). Each such point corresponds to a certain set of coefficients k B , k G , k R.
Для двух точек А и В разности координат по соответствующим осямFor two points A and B, the difference of coordinates along the corresponding axes
Расстояние LAB между точками А и В (т.е. степень близости соответствующих спектров) определяется из прямоугольного треугольника ABD.The distance L AB between points A and B (i.e., the degree of proximity of the corresponding spectra) is determined from the right triangle ABD.
Приняв спектр одной из точек в качестве нормируемого, показатель качества спектра оценивают по величинеTaking the spectrum of one of the points as normalized, the quality index of the spectrum is estimated by the value
где LИН - расстояние между точками, отображающими измеренный (И) и нормируемый (Н) спектры в треугольных координатах.where L IN is the distance between the points displaying the measured (I) and normalized (H) spectra in triangular coordinates.
Анализатор состоит из полихроматора (1), блока (2) регистрации спектра, выходы которых соединены с входами блока (3) определения фотонной облученности, выходы которого соединены с входами первого (4), второго (5) и третьего (6) сумматоров. Выходы сумматоров соединены с входами четвертого сумматора (4) и с первыми входами блоков деления (8) и (9), со вторыми входами которых соединен выход четвертого сумматора (7). Выходы блоков деления вместе с выходами блоков задания доли потока в первом (12) и втором (13) спектральном поддиапазонах соединены с соответствующими входами блоков вычитания (12) и (13). В состав устройства входят первый (14) и второй (16) блоки возведения в квадрат, первый (15) и второй (20) блоки умножения, пятый сумматор (17), блок извлечения квадратного корня (18) блок (19) вычитания из единицы, блок (21) индикации.The analyzer consists of a polychromator (1), a spectrum recording unit (2), the outputs of which are connected to the inputs of the photon irradiation determination unit (3), the outputs of which are connected to the inputs of the first (4), second (5) and third (6) adders. The outputs of the adders are connected to the inputs of the fourth adder (4) and to the first inputs of the division blocks (8) and (9), with the second inputs of which the output of the fourth adder (7) is connected. The outputs of the division blocks together with the outputs of the blocks for setting the fraction of the flow in the first (12) and second (13) spectral sub-bands are connected to the corresponding inputs of the subtraction blocks (12) and (13). The device includes the first (14) and second (16) squaring blocks, the first (15) and second (20) multiplication blocks, the fifth adder (17), the square root extraction block (18), the unit (19) of subtraction from unity , block (21) indication.
Анализатор работает следующим образом. Полихроматор (1) разлагает исследуемый поток оптического излучения диапазона ФАР в спектр, представляющий собой массив данных энергетической облученности Eλ, Вт·м2, для каждой длины волны λ, нм. Блок регистрации спектра (2) осуществляет формирование сигнала, пропорционального величине Eλ на отдельных длинах волн. Блок (3) определения фотонной облученности преобразует величины энергетической облученности в величины фотонной облученности. Сумматоры (4), (5) и (6) с учетом принятых границ по длинам волн определяют фотонную облученность в отдельных поддиапазонах ФАР. Сумматор (7) определяет энергию фотонного потока всего диапазона ФАР.The analyzer works as follows. Polychromator (1) decomposes the studied optical radiation flux of the PAR range into a spectrum, which is an array of energy irradiation data E λ , W · m 2 , for each wavelength λ, nm. The spectrum recording unit (2) performs the formation of a signal proportional to the value of E λ at individual wavelengths. The photon irradiation determination unit (3) converts the energy irradiation values into photon irradiation values. Adders (4), (5) and (6), taking into account the accepted boundaries by wavelengths, determine the photon irradiation in individual sub-ranges of the PAR. The adder (7) determines the photon flux energy of the entire range of the PAR.
Блоки деления (8) и (9) на своих выходах формируют сигналы, соответствующие долям фотонных потоков в относительных единицах в первом и втором спектральных поддиапазонах, например, в синем kB и красном kR.The division blocks (8) and (9) at their outputs generate signals corresponding to the fractions of photon fluxes in relative units in the first and second spectral subbands, for example, in blue k B and red k R.
В блоках (10) и (11) задают нормированные для облучаемых культур доли фотонных потоков в относительных единицах в первом и втором спектральных поддиапазонах, например, в синем
Блоки вычитания (12) и (13) формируют величины сигналов ΔB и ΔR.The subtraction blocks (12) and (13) form the values of the signals Δ B and Δ R.
Блоки (14)-(18) формируют сигнал, соответствующий величине LИН, характеризующей степень близости измеренного спектра к нормированному для данной культуры. Блоки (19) и (20) формируют сигнал, соответствующий величине К, характеризующей качество спектра. Данная величина отображается блоком индикации 21.Blocks (14) - (18) form a signal corresponding to the value of L IN characterizing the degree of proximity of the measured spectrum to the normalized for a given culture. Blocks (19) and (20) form a signal corresponding to the value of K, which characterizes the quality of the spectrum. This value is displayed by
Пример 1. На фиг. 2 показаны две точки, характеризующие два спектра: в т. А спектральный состав излучения характеризуется набором kB:kG:kR=0,17:0,66:0,16, в т. В - kB:kG:kR=0,54:0,13:0,33. Расстояние между точками как мера близости спектров LAB=0,478 отн. ед.Example 1. In FIG. Figure 2 shows two points characterizing two spectra: in t. And the spectral composition of radiation is characterized by a set of k B : k G : k R = 0.17: 0.66: 0.16, in t. B - k B : k G : k R = 0.54: 0.13: 0.33. The distance between points as a measure of the proximity of the spectra L AB = 0.478 rel. units
Пример 2. В лаборатории энергоэффективных электротехнологий ИА-ЭП (Санкт-Петербург) в ходе экспериментов по светокультуре проводили оценку качества спектра излучения люминесцентных ламп (ЛЛ), натриевых ламп (НА), светодиодных источников (СД).Example 2. In the laboratory of energy-efficient electrical technologies IA-EP (St. Petersburg), in the course of light culture experiments, the quality of the emission spectrum of fluorescent lamps (LL), sodium lamps (ON), and LED sources (LEDs) was assessed.
Спектр источников в виде зависимости фотонной облученности Eλ от длины волны λ для каждого источника излучения показан на фиг. 3. Получены значения фотонной облученности в отдельных поддиапазонах ФАР и общей фотонной облученности ФАР. Доли фотонных потоков в поддиапазонах в относительных единицах показаны в таблице на фиг. 4.The spectrum of sources in the form of the dependence of the photon irradiation E λ on the wavelength λ for each radiation source is shown in FIG. 3. The values of photon irradiation in separate subranges of the PAR and the total photon irradiation of the PAR are obtained. The fractions of photon fluxes in subbands in relative units are shown in the table in FIG. four.
В качестве нормированных значений приняты
Сформированы сигналы, соответствующие величине К. Измерения показали, что наивысшее (К=87,1%) качество спектра из измеренных источников излучения наблюдается у ЛЛ.Signals corresponding to the value of K were formed. Measurements showed that the highest (K = 87.1%) quality of the spectrum from the measured radiation sources is observed in LL.
Таким образом, с помощью заявляемого устройства возможно измерение степени соответствия измеренного и задаваемого в качестве нормируемого спектрального состава излучения по доли фотонного потока в отдельных поддиапазонах и оценка качества спектра в применении к светокультуре.Thus, using the inventive device, it is possible to measure the degree of conformity of the radiation measured and set as the normalized spectral composition by the fraction of the photon flux in individual sub-bands and to evaluate the quality of the spectrum as applied to light culture.
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 (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015141726/28U RU160900U1 (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | ANALYSIS OF QUALITY OF THE SPECTRUM OF THE FLOW OF OPTICAL RADIATION IN LIGHT CULTURE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015141726/28U RU160900U1 (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | ANALYSIS OF QUALITY OF THE SPECTRUM OF THE FLOW OF OPTICAL RADIATION IN LIGHT CULTURE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU160900U1 true RU160900U1 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=55659726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015141726/28U RU160900U1 (en) | 2015-09-30 | 2015-09-30 | ANALYSIS OF QUALITY OF THE SPECTRUM OF THE FLOW OF OPTICAL RADIATION IN LIGHT CULTURE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU160900U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU168918U1 (en) * | 2016-08-08 | 2017-02-28 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства" (ИАЭП) | LIGHT CULTURE EXPOSURE QUALITY ANALYZER |
| RU179245U1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие "ТКА" | Spectroradiometer for measuring photosynthesis photon flux density |
| 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 |
-
2015
- 2015-09-30 RU RU2015141726/28U patent/RU160900U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU168918U1 (en) * | 2016-08-08 | 2017-02-28 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства" (ИАЭП) | LIGHT CULTURE EXPOSURE QUALITY ANALYZER |
| RU179245U1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-05-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническое предприятие "ТКА" | Spectroradiometer for measuring photosynthesis photon flux density |
| 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 |
|---|---|---|
| Hermans et al. | Quality assessment of urban trees: a comparative study of physiological characterisation, airborne imaging and on site fluorescence monitoring by the OJIP-test | |
| CN104820224B (en) | The MODIS satellite high-precision monitoring methods of nutrition-enriched water of lake chlorophyll a | |
| Li et al. | Assimilating leaf area index of three typical types of subtropical forest in China from MODIS time series data based on the integrated ensemble Kalman filter and PROSAIL model | |
| CN102721651B (en) | Detection method and system of water content in plant leaf based on multispectral image | |
| Buscaglia et al. | Early detection of cotton leaf nitrogen status using leaf reflectance | |
| JP2005308733A (en) | Method and instrument for measuring stress imparted to plant | |
| RU160900U1 (en) | ANALYSIS OF QUALITY OF THE SPECTRUM OF THE FLOW OF OPTICAL RADIATION IN LIGHT CULTURE | |
| CN104429269A (en) | Double-target fertilizer application method | |
| CN205102916U (en) | A optical test device for vegetation | |
| Gao et al. | Simulation of solar-induced chlorophyll fluorescence in a heterogeneous forest using 3-D radiative transfer modelling and airborne LiDAR | |
| CN103308465B (en) | A kind of active light source type crop canopy reflection spectrum measurement device signal processing system and method | |
| CN106053024A (en) | LED light source preference prediction method for monochromatic objects | |
| Zhang et al. | A study on the physiological parameters of corn during the jointing stage of growth under soil water stress based on the PSII light quantum yield (QY) | |
| CN101749995B (en) | Rapid tree height determination method under adverse tree base visibility condition | |
| Sieczko et al. | Phosphorus-deficiency stress in cucumber (Cucumis sativus L.) plants: early detection based on chosen physiological parameters and statistical analyses | |
| CN103486928A (en) | Method for measuring canopy density, density and living vegetation volume under condition of troublesome vegetation | |
| CN103674247B (en) | The meadow mixed spectra acquisition experimental technique that a kind of Abundances is controlled | |
| RU119876U1 (en) | ANALYSIS OF SPECTRAL ENERGY CAPACITY OF OPTICAL RADIATION FLOW | |
| RU168918U1 (en) | LIGHT CULTURE EXPOSURE QUALITY ANALYZER | |
| CN205333513U (en) | Organic spectral detection device of soil | |
| Krumov et al. | Assessment of plant vitality detection through fluorescence and reflectance imagery | |
| CN102435553A (en) | Method for utilizing spectral indexes to monitor protein content of wheat grains | |
| RU179245U1 (en) | Spectroradiometer for measuring photosynthesis photon flux density | |
| Llewellyn et al. | Measuring and reporting lighting characteristics important for controlled environment plant production | |
| CN106651184A (en) | Vineyard chemical fertilizer utilization efficiency measurement and calculation method and device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20171001 |