[發明專利]一種葉綠素熒光分時監測系統

有效

• 申請號: 201610056216.9
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105548122B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 武建軍;劉雷震;李小涵;楊建華;李睿濤;劉京會
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明提供一種葉綠素熒光分時監測系統，包括傳感單元、光譜采集裝置和控制單元。其中，所述傳感單元用于收集太陽光輻射和植被反射輻射；所述控制單元用于在不同的時間段內控制所述光譜采集裝置以不同的預設積分時間將所述太陽光輻射轉換為第一光譜數據以及將所述植被反射輻射轉換為第二光譜數據，并根據所述第一光譜數據和第二光譜數據計算葉綠素熒光數據。

技術領域

本發明涉及葉綠素熒光技術領域，具體涉及一種葉綠素熒光分時監測系統。

背景技術

葉綠素熒光作為光合作用研究的探針，得到了廣泛的研究和應用。葉綠素熒光不僅能反映光能吸收、激發能傳遞和光化學反應等光合作用的原初反應過程，而且與電子傳遞、質子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等過程有關。幾乎所有光合作用過程的變化均可通過葉綠素熒光反映出來，而熒光測定技術不需破碎細胞，不傷害生物體，因此通過研究葉綠素熒光來間接研究光合作用的變化是一種簡便、快捷、可靠的方法。目前，葉綠素熒光在光合作用、植物脅迫生理學、水生生物學、海洋學和遙感等方面得到了廣泛的應用。

葉綠素吸收的能量大部分用于光合作用，但是有一部分以長波形式混雜在反射能量中，即為葉綠素熒光。葉綠素熒光釋放量通常占近紅外反射能量的2％-5％，雖然能量較小，但是可以作為植被生理狀態監測的重要指針，特別是在碳同化估計和脅迫早期監測方面相比傳統光學指標具有明顯優勢。葉綠素熒光在650nm-800nm都有分布，690nm和760nm是兩個能量釋放高峰位置，所以，一般將這兩個波段作為熒光監測的重要波段。

監測葉綠素熒光需要借助光譜儀，光譜儀根據預定的積分時間采集光譜數據。由于在自然環境下，光照強度會發生變化，因此光譜儀采集光譜時可能出現光飽和現象，因此會降低光譜數據的可靠性，進而降低葉綠素熒光數據的準確性。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中計算葉綠素熒光數據的準確性低的缺陷。

有鑒于此，本發明提供一種葉綠素熒光分時監測系統，包括傳感單元、光譜采集裝置和控制單元。其中，所述傳感單元用于收集太陽光輻射和植被反射輻射；所述控制單元用于在不同的時間段內控制所述光譜采集裝置以不同的預設積分時間將所述太陽光輻射轉換為第一光譜數據以及將所述植被反射輻射轉換為第二光譜數據，并根據所述第一光譜數據和第二光譜數據計算葉綠素熒光數據。

優選地，所述控制單元判斷當前時間是否在預設時間范圍內，如果當前時間在所述預設時間范圍內，則控制所述光譜采集裝置以第一積分時間將所述傳感單元收集到的太陽光輻射轉換為第一光譜數據，并控制所述光譜采集裝置以第一積分時間將所述傳感單元收集到的植被反射輻射轉換為第二光譜數據；如果當前時間未在所述預設時間范圍內，則控制所述光譜采集裝置以第二積分時間將所述傳感單元收集到的太陽光輻射轉換為第一光譜數據，并控制所述光譜采集裝置以第二積分時間將所述傳感單元收集到的植被反射輻射轉換為第二光譜數據。

優選地，所述光譜采集裝置包括光譜采集器和校準光源，所述校準光源用于在正式采集光譜數據之前對所述光譜采集器的光路系統進行輻射能量校正。

優選地，所述傳感單元包括余弦校正器和準直鏡，所述余弦校正器通過第一光纖與所述光譜采集裝置連接，所述準直鏡通過第二光纖與所述光譜采集裝置連接；其中，所述余弦校正器垂直向上收集太陽光輻射，所述準直鏡垂直向下收集植被反射輻射。

優選地，所述系統還包括電子開關，所述光譜采集裝置通過所述電子開關與所述第一光纖和第二光纖連接，所述電子開關用于切換所述光譜采集裝置與所述第一光纖和第二光纖的連接狀態。

優選地，所述控制單元還用于控制所述電子開關，根據預設切換時間交替切換所述光譜采集裝置與所述第一光纖和第二光纖的連接狀態。

優選地，所述系統還包括恒溫箱，所述光譜采集裝置及所述電子開關設置在所述恒溫箱中。

本發明技術方案，具有如下優點：