光合有效光量子传感器自动检测、校对系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光量子传感器检定技术领域，尤其设及一种光合有效光量子传感器自 动检测、校对系统及方法。
【背景技术】
[0002] 量子力学的理论证实，太阳福射的能量都是由一粒一粒光量子所携带的，用光量 子数量来定义福射强度常用光量子密度，即单位时间内到达或通过单位面积的光量子数， 单位为mol/(m2s)(Imol= 6. 02257*1023光量子）。对植物光合作用有效的福射波的光量 子密度称为光合有效光量子密度（photosyntheticphotonfluxdensity,PP抑)，有时也 简称光合有效光量子通量（PPF)。目前较多采用光合有效福射传感器代替，其单位W/W，测 量400-700nm光合作用光的能量。
[0003]PP抑不仅是植物群落、农作物、海洋植物生态系统等自养生态系统生产量来源、作 物生长模拟研究、±壤碳的固定模拟研究中的关键因素，而且还是陆地生态系统和海洋生 态系统C02循环研究的核屯、因素，该参数的准确测量对自然界、人类农业生产W及气象和 气候学研究的作用极为重要。
[0004] 当前测量PP抑的方法主要采用光电二极管构成光量子传感器。国外研制光合有 效福射传感器W及调理其输出信号的技术已经成熟，研制的设备环境适应性强且性能优 良，但价格不菲，校对也比较麻烦，如常用的LI-CORInc.生产的LI-190SA单价约为400 至500美元，且建议每两年送至美国当地的工厂校对一次，该在国内几乎不可能实现。国内 市场高端设备几乎都来源于国外厂商，近些年国内该领域的研究发展迅速，如光量子测量 探头可对光量子数进行积分测量；在光合有效福射传感器调理电路上进行研究，W提高测 量精度，但形成商用的较少，很多场合采用便宜的照度传感器代替，测量方式不科学；同时 缺少专用校对设备导致校对苦难传感器一致性、稳定性不能满足需求。
[0005] 当前光合有效光量子密度测量很多采用照度、光合有效福射传感器代替，其中照 度（单位；lux)是W人眼对光的响应，光合有效福射传感器通过滤波测量400-700皿能量 强度，未能够反映量子密度等关系，国内很多将光合有效福射与光量子密度通量混为一谈， 究其原因缺少合适的校对设备。
[0006]PP抑很多情况是测量太阳光下的光合光量子密度，传统采用标准灯的校对方式不 能够完全模拟太阳光情况，同时相关传感器对不同光源响应不同，对不同光源其测得的值 不能够反映真实数值。传统采用标准光源校对照度主要是对用在室内照明的照度传感器校 对，而用在太阳光下只能是一个参照值，不同厂家会在太阳光下产生不同的值。目前校准系 统主要针对室内照明系统，在量程方面不能够满足更高照度的需求。很多校对标准采用1 点或2点校对，不能确保全量程的精度。
[0007] 将传感器置于室外太阳光下统一校对，校对环境会受到影响，需要根据环境安排 校对，同时需要在光下寻找不同强度进行校对。参比设备采用进口光量子传感器，初期阶段 由于进口光量子传感器精度较高能够取得较好的精度，但一两年后传感器会发生漂移，导 致整体校对不准确。
[0008] 采用计算方法获取当前光量子密度，需要知道测量点的精度、维度、海拔、天气等 情况才能粗略获取当前的光量子通量，在实际操作过程中具有较大的难度，校对出来的传 感器准确度偏差。
[0009] 鉴于此，如何对光合有效光量子传感器进行校对成为当前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0010] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种光合有效光量子传感器自动检测、校对 系统及方法，可W对被校传感器进行全量程自动校对，提高了校对精度与效率，灵活性高， 还可W检测被校传感器的性能（如余弦特性、透光率、光谱灵敏度、标准误差等）。
[0011] 第一方面，本发明提供一种光合有效光量子传感器自动检测、校对系统，包括：均 匀光源系统、移动光学平台、光谱福射计和上位机；
[0012] 所述均匀光源系统，用于提供可调节的均匀光源；
[0013] 所述均匀光源系统，包括；安装在底座上的光学积分球、至少一个标准光源、至少 一个可调光源、电子衰减器、光探测器、电源柜；
[0014] 所述标准光源和可调光源均匀安装在所述光学积分球的出光口的预设半径区 域；
[0015] 所述电子衰减器，安装在所述光学积分球上、与所述可调光源连接，用于调节所述 可调光源发出的光的强弱；
[0016] 所述光探测器，安装在所述光学积分球上，用于测量所述光学积分球内光的福射 强度和均匀性，并为调节光强提供反馈；
[0017] 所述电源柜，包括：电源、衰减器控制器和读数表；
[0018] 所述电源、衰减器控制器和读数表均安装在所述电源柜的内部且均与所述上位机 连接，所述电源与所述标准光源、可调光源分别连接，所述衰减器控制器与所述电子衰减器 连接，所述读数表与所述光探测器连接；
[0019] 所述衰减器控制器，用于控制所述电子衰减器，W调节所述可调光源发出的光的 强弱；
[0020] 所述移动光学平台，包括：光学导轨、与所述光学导轨和上位机分别连接的步进电 机、安装在所述光学导轨上的可移动底座、通过卡座与支撑杆安装在所述可移动底座上的 校对底盘；
[0021] 所述校对底盘的中屯、与所述光学积分球的出光口的中屯、同轴设置，所述校对底盘 的中屯、安装有标准探头，所述标准探头通过所述光谱福射计与所述上位机连接，至少一个 被校传感器均匀安装在所述校对底盘的中屯、的预设半径区域，所述被校传感器与所述上位 机连接；
[0022] 所述步进电机，用于接收所述上位机的信号，根据该信号控制带动皮带在所述光 学导轨上移动所述可移动底座；
[0023] 所述支撑杆，用于调整校对所述卡座的旋转角度。
[0024] 可选地，所述均匀光源系统，还包括：安装在所述光学积分球的出光口的可调光量 挡板，用于调节出光日的面积，W获得不同直径的光束。
[00巧]可选地，所述标准光源的数量为=个，所述可调光源的数量为一个。
[0026] 可选地，所述电源包括；为所述标准光源供电的第一电源和为所述可调光源供电 的第二电源，所述第一电源与所述标准光源连接，所述第二电源与所述可调光源连接。
[0027] 可选地，所述标准光源，包括：一个35W标准光源和两个75W标准光源；
[002引所述可调光源，包括：一个150W可调光源；
[0029] 相应地，所述第一电源，包括一个35W标准光源供电电源和两个75W标准光源供电 电源；
[0030] 所述第二电源，包括：一个150W可调光源供电电源。
[0031] 可选地，所述光探测器的数量为两个；
[0032]和 / 或，
[0033] 所述校对底盘具有角度刻度；
[0034]和 / 或，
[00巧]所述被校传感器的数量为四个，所述四个被校传感器相对于所述校对底盘的中屯、 均匀安装在所述校对底盘的四周。
[0036] 可选地，所述电源柜还安装有网关，所述上位机通过所述网关与所述第一电源、第 二电源、衰减器控制器和读数表分别连接。
[0037] 可选地，所述光合有效光量子传感器自动检测、校对系统设置在暗室中。
[0038] 第二方面，本发明提供一种使用上述系统的光合有效光量子传感器自动检测、校 对方法，包括：
[0039] 在均匀光源系统提供不同均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离 为预设距离的情况下，上位机通过光谱福射计及与所述光谱福射计连接的标准探头获取相 同距离不同波段的光的福射强度，W及通过被校传感器获取第一测量福射强度；
[0040] 根据所获取的相同距离不同波段的光的福射强度，通过第一公式获取相同距离不 同波段的光的标准福射强度，进而根据所述相同距离不同波段的光的标准福射强度，获取 相同距离不同波段的光的标准光量子通量密度；
[0041] 根据所述相同距离不同波段的光的标准光量子通量密度和所述第一测量福射强 度，对被校传感器进行校对；
[0042]或者，
[0043] 在均匀光源系统提供预设均匀光源强度、且校对底盘与光学积分球出光口的距离 为不同距离的情况下，上位机通过光谱福射计及与所述光谱福射计连接的标准探头获取不 同距离预设波段的光的福射强度，W及通过被校传感器获取第二测量福射强度；
[0044] 根据所获取的不同距离预设波段的光的福射强度，通过第一公式获取不同距离预 设波段的光的标准福射强度，进而根据所述不同距离预设波段的光的标准