[发明专利]一种基于PWM信号强度调节技术的植物光环境研究方法

说明书

本发明公开了一种基于PWM信号强度调节技术的植物光环境研究方法，属于植物光环境研究方法领域，一种基于PWM信号强度调节技术的植物光环境研究方法，本方案在一定范围内可调控光谱组成、辐射强度和辐射时间，并能进行智能化控制。研究人员和实验教学人员可以根据自己试验方案调配光谱组成和各个谱段的光照强度大小，以及光照时间的长度，满足各项与植物光环境相关的研究与教学需求。该装置能够广泛应用于涉农学科各实验室、教学科研试验服务平台与试验基地，同时通过光导纤维簇的不定向传导，对其进行混合，之后在透过防护镜片照射出去，使得本方案中试验光源不易出现较大的色差，不易影响试验的准确性。

技术领域

本发明涉及植物光环境研究方法领域，更具体地说，涉及一种基于PWM信号强度调节技术的植物光环境研究方法。

背景技术

光照是植物生长发育的原初动力，关系到光合作用、光形态建成、物质代谢、矿质和水分吸收等生理代谢过程。不同的光环境(光质、光强、光周期)对植物的生长与发育有着重要影响。已有的研究表明，不同种类的植物，以及同一种类植物在不同生育时期所需要的光环境不相同。植物的种类丰富，且植物的光环境既有质量属性，又有数量属性，因此，光环境调控是十分复杂的研究领域，需要系统深入研究，随着LED产业技术的快速发展，人工光源LED的兴起，特别是大功率LED制备技术已日趋成熟，为植物光环境研究提供了必要的基础。LED具有许多其他光源无法相比的独特优势，LED具有高光电转换效率、节能环保、使用直流电、体积小、耗能低、波长固定等优点。其中，LED能够发出各种波段的光谱，且每一种波段波谱较窄，包含所有可见光波段及部分紫外和红外波段。这一特性使得开发可以调配光源光谱组成的光源成为可能。

脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

目前已经应用的植物光环境试验LED光源，大多为单色或两到三种颜色的组合光源，常见的有红、蓝、绿、紫外和红外单色光源，以及不同比例的红蓝组合、红白、蓝白及红蓝绿组合LED光源等。这些光源虽然也能够实现一定的波谱调配，但是同一个系统或装置不能够同时实现波谱段、各段辐射强度和辐射时间的控制。不能够满足植物光环境研究和技术开发的需要。而且，目前为了在光谱组成与辐射强度上设置不同植物光环境，需要配置很多个不同的光源，投入的人力和物力非常大，且很难重复用于类似试验，通用性差，使用率极低，造成浪费，同时，通过已有的这些试验光源，在开展植物光环境试验时，外界干扰因素多，通过人工很难进行光谱、辐射强度、辐射时间的组合调控，另外，环境参数的检测与能耗等数据的记录，费力、耗时

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于PWM信号强度调节技术的植物光环境研究方法，可以实现在一定范围内可调控光谱组成、辐射强度和辐射时间，并能进行智能化控制。研究人员和实验教学人员可以根据自己试验方案调配光谱组成和各个谱段的光照强度大小，以及光照时间的长度，满足各项与植物光环境相关的研究与教学需求，使得该装置能够广泛应用于涉农学科各实验室、教学科研试验服务平台与试验基地。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于PWM信号强度调节技术的植物光环境研究方法，其主要步骤包括：

S1、植物光环境试验装置设计参数的确定，由研究的技术人员根据实际的研究需要，对植物光环境因子的研究参数进行确定，包括但不仅限于：光质、光强、时间、智控和框架，同时更具上述参数对LED光源的选型和光辐射强度调控方式进行研究并确定；