[实用新型]一种光合辐射照度计

说明书

【技术领域】

本实用新型属于光辐射测量领域，具体涉及一种光合辐射照度计。

【背景技术】

光辐射是植物光合作用的能源，影响着光合作用过程中形成的产量和产品的质量，此外光作为一种起调节作用的能源，还对植物形态的发展、叶子的形状及大小以及从营养生长到生殖生长的转变速度都起着重要的作用，因此光合有效辐射量的测量是植物光照，植物生长，以及环境保护(温室效应等)的一个重要技术内容。

由于在不同波长的光辐射下，植物的光合作用效果不同，因此光合辐射照度为光辐射光谱照度与一定函数曲线加权的结果。根据加权函数的不同，表示光合辐射照度的系统也不相同，目前这些系统主要有：光量子系统和植物辐射度系统，此外光度系统和辐射度系统有时也用来表示光合辐射照度，光度系统的加权曲线为CIE规定的明视觉光视效率函数V(λ)，辐射度系统无光谱选择性。光量子系统是目前表述光合辐射照度的常用系统，单位为mol·m^-2·s^-1。理想光量子响应函数曲线是在400nm-700nm间与波长成正比的曲线，如图1所示的细线记为理想光量子响应曲线。虽然光量子系统得到了广泛应用，但它的加权函数与实际光合作用的有效辐射效率相差加大，不能对有效辐射的表述不够直观。近年来Gilberto J.C.da Costa等人有提出了基于RQE曲线的植物辐射度学，量子效率(RQE)由McCree在1972根据多种植物试验结果提出，随后得到了其它学者的验证和认同，该RQE曲线如图2所示，其波长范围为3250nm-780nm。植物辐射度系统克服了光量子系统的一些缺陷，将会得到农业等领域得到大规模应用。

然而，目前还没有实现多个系统下的光合辐射照度测量的仪器，这给光源的光合作用效率计算带来了麻烦。即便是实现单个系统测量的设备也存在较多缺陷。在光量子系统中，具有光量子探头的光量子计是测量光合辐射照度的主要设备，光量子探头的光谱灵敏度与理想光量子响应函数的匹配程度是影响测量精度最重要的因素，但精确匹配却是十分困难的，如图1所示，现有光量子探头往往存在较大的光谱失匹配误差。在植物辐射度学中，对应地使用具有光谱灵敏曲线与RQE曲线相匹配的宽波段辐射探头来实现光合辐射照度测量，它同样存在这光谱失匹配问题。探测器的光谱失匹配会导致所测量的光合辐射照度存在较大误差，特别当被测光的光谱功率分布与定标该光辐射照度计的标准光源的光谱功率分布存在较大差异时，测量误差将十分可观，因此在不同光源照射下测量光合辐射照度时，其测量结果的横向可比性较差。光谱仪也是一种测量光合辐射照度的仪器，但受光电转换器件的影响，光谱仪的线性动态范围较窄，且其它因素，如杂散光、暗噪声也会影响测量结果，该方法测量精度也达不到很高。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种光合辐射照度计，能够实现光量子系统和植物辐射度学系统等多个系统下的光合辐射照度测量，且较高的测量精度，测量结果具有较高的横向可比性。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种光合辐射照度计，其特征在于：包括一个用于测量光谱功率分布的光谱仪，一个宽波段辐射探头，宽波段辐射探头的相对光谱灵敏度可以与光量子理想响应函数Q(λ)相匹配，或者也可以与光合作用相对量子效率(RQE)所对应的理想响应函数R(λ)相匹配的；所述光谱仪与微电子处理单元电连接，所述宽波段辐射探头通过一个将模拟信号转换为数字信号的转换电路与所述微电子处理单元电连接。其对应的测量方法包括以下步骤：

a)测量被测光的相对光谱功率分布P_t(λ)，用宽波段辐射探头测量被测光的光合辐射照度G；

b)由P_t(λ)，已知宽波段辐射探头的相对光谱灵敏度s_rel(λ)以及宽波段辐射探头所匹配的理想响应函数，计算出光谱修正系数K，并将K乘以G得到更为精确的光合辐射照度G_c。

本实用新型的光合辐射照度计将光谱仪和宽波段辐射探头有机结合起来，可实现同时测量同一光源并进行自校准的功能，光谱仪和宽波段辐射探头二者本身的测量精度都无须很高，经过结合就能够得到大跨度动态范围内很高的测量精度且使用方便。