[發明專利]一種基于PWM信號強度調節技術的植物光環境研究方法

在審

• 申請號: 202011387885.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112524503A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 齊振宇;金蓉;胡衛珍;周艷虹;周杰;夏曉劍;師愷;喻景權
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V3/06;F21V17/12;F21V21/22;F21Y115/10
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張菊萍

本發明公開了一種基于PWM信號強度調節技術的植物光環境研究方法，屬于植物光環境研究方法領域，一種基于PWM信號強度調節技術的植物光環境研究方法，本方案在一定范圍內可調控光譜組成、輻射強度和輻射時間，并能進行智能化控制。研究人員和實驗教學人員可以根據自己試驗方案調配光譜組成和各個譜段的光照強度大小，以及光照時間的長度，滿足各項與植物光環境相關的研究與教學需求。該裝置能夠廣泛應用于涉農學科各實驗室、教學科研試驗服務平臺與試驗基地，同時通過光導纖維簇的不定向傳導，對其進行混合，之后在透過防護鏡片照射出去，使得本方案中試驗光源不易出現較大的色差，不易影響試驗的準確性。

技術領域

本發明涉及植物光環境研究方法領域，更具體地說，涉及一種基于PWM信號強度調節技術的植物光環境研究方法。

背景技術

光照是植物生長發育的原初動力，關系到光合作用、光形態建成、物質代謝、礦質和水分吸收等生理代謝過程。不同的光環境(光質、光強、光周期)對植物的生長與發育有著重要影響。已有的研究表明，不同種類的植物，以及同一種類植物在不同生育時期所需要的光環境不相同。植物的種類豐富，且植物的光環境既有質量屬性，又有數量屬性，因此，光環境調控是十分復雜的研究領域，需要系統深入研究，隨著LED產業技術的快速發展，人工光源LED的興起，特別是大功率LED制備技術已日趨成熟，為植物光環境研究提供了必要的基礎。LED具有許多其他光源無法相比的獨特優勢，LED具有高光電轉換效率、節能環保、使用直流電、體積小、耗能低、波長固定等優點。其中，LED能夠發出各種波段的光譜，且每一種波段波譜較窄，包含所有可見光波段及部分紫外和紅外波段。這一特性使得開發可以調配光源光譜組成的光源成為可能。

脈沖寬度調制是一種模擬控制方式，根據相應載荷的變化來調制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實現晶體管或MOS管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。脈沖寬度調制是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。

目前已經應用的植物光環境試驗LED光源，大多為單色或兩到三種顏色的組合光源，常見的有紅、藍、綠、紫外和紅外單色光源，以及不同比例的紅藍組合、紅白、藍白及紅藍綠組合LED光源等。這些光源雖然也能夠實現一定的波譜調配，但是同一個系統或裝置不能夠同時實現波譜段、各段輻射強度和輻射時間的控制。不能夠滿足植物光環境研究和技術開發的需要。而且，目前為了在光譜組成與輻射強度上設置不同植物光環境，需要配置很多個不同的光源，投入的人力和物力非常大，且很難重復用于類似試驗，通用性差，使用率極低，造成浪費，同時，通過已有的這些試驗光源，在開展植物光環境試驗時，外界干擾因素多，通過人工很難進行光譜、輻射強度、輻射時間的組合調控，另外，環境參數的檢測與能耗等數據的記錄，費力、耗時

發明內容

1.要解決的技術問題

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于PWM信號強度調節技術的植物光環境研究方法，可以實現在一定范圍內可調控光譜組成、輻射強度和輻射時間，并能進行智能化控制。研究人員和實驗教學人員可以根據自己試驗方案調配光譜組成和各個譜段的光照強度大小，以及光照時間的長度，滿足各項與植物光環境相關的研究與教學需求，使得該裝置能夠廣泛應用于涉農學科各實驗室、教學科研試驗服務平臺與試驗基地。

2.技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案。

一種基于PWM信號強度調節技術的植物光環境研究方法，其主要步驟包括：

S1、植物光環境試驗裝置設計參數的確定，由研究的技術人員根據實際的研究需要，對植物光環境因子的研究參數進行確定，包括但不僅限于：光質、光強、時間、智控和框架，同時更具上述參數對LED光源的選型和光輻射強度調控方式進行研究并確定；