一种基于高压脉冲电场的叶菜生长速率促进装置的制作方法

本发明涉及叶菜种植领域，更具体地，涉及一种基于高压脉冲电场的叶菜生长速率促进装置。
背景技术：
：在叶菜种植领域，营养液栽培方式具有产品质量好、节水省肥、不受季节和地域限制等优点，而被广泛应用。绝大多数叶菜都采用营养液栽培方式进行生产。为了获取最大经济效益，叶菜普遍采取周年连续生产，因此，叶菜生长效率成为影响设施农业经济效益的一个关键技术问题。现有技术中，在提高叶菜生长效率的实验中更多的是考虑光照、二氧化碳浓度、温度、矿质元素等外界培育条件对叶菜造成的影响，而没有从叶菜生长的细胞层面考虑影响叶菜生长速率的因素。技术实现要素：本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于高压脉冲电场的叶菜生长速率促进装置，所述装置包括至少一个栽培床以及提供高压脉冲电压给所述栽培床的高压脉冲电源；所述栽培床中盛有营养液，所述栽培床的两个外侧面分别固定有高压电极和低压电极，所述高压脉冲电源与所述高压电极连接，所述低压电极接地，所述高压电极和所述低压电极平行设置，当所述高压脉冲电源提供高压脉冲电压时，所述高压电极和所述低压电极之间形成脉冲电场区域；在所述脉冲电场区域中设置有若干个定植篮，以使每一个所述定植篮中栽培的叶菜生长速率促进。其中，所述高压脉冲电源包括：高压直流电源、脉冲形成网络pfn以及三电极触发开关；所述高压直流电源的输出端与所述pfn的输入端连接；所述pfn的输出端与所述三电极触发开关的输入端连接；所述三电极触发开关的输出端与所述高压电极连接。其中，所述pfn为多级脉冲单元串联；每一级所述脉冲单元包括一个脉冲电感和一个脉冲电容。其中，所述脉冲电容为平行板电容器。其中，每一个所述脉冲电感包括一个空心螺线管以及绕所述空心螺线管的多圈高压导线。其中，所述三电极触发开关包括：三电极触发开关的输入端、三电极触发开关的输出端、主电极以及触发电极，所述三电极触发开关的输入端与所述主电极的高压端连接，所述三电极触发开关的输出端与所述主电极的低压端连接；所述主电极的高压端与所述主电极的低压端为半球状结构，所述主电极的高压端的半球弧面与所述主电极的低压端的半球弧面正对，且在所述主电极的高压端的半球弧面与所述主电极的低压端的半球弧面之间留有间隙；所述触发电极安置于所述主电极的低压端的中心，所述触发电极与外部触发源连接，所述触发电极用于接收到所述外部触发源发送的触发脉冲后，导通所述三电极触发开关。其中，所述高压电极和所述低压电极为矩形不锈钢结构。其中，所述高压电极和所述低压电极的长和宽相等且平行正对。其中，所述脉冲电场区域的电场强度小于1千伏每厘米。其中，所述定植篮的高度小于所述高压电极或低压电极的高度。本发明提供的基于高压脉冲电场的叶菜生长速率促进装置，通过将高压脉冲电源产生的高压脉冲电场加在栽培床的两极，使得栽培床中栽种的叶菜在脉冲场强的作用下，诱导根细胞发生电穿孔，从而改变根细胞膜的通透性，加快对矿质元素的吸收，促进了叶菜的生长。附图说明图1是本发明实施例提供的一种基于高压脉冲电场的叶菜生长速率促进装置俯视图；图2是本发明实施例提供的脉冲形成网络结构示意图；图3是本发明实施例提供的三电极触发开关结构示意图；附图标记：1、栽培床；2、高压电极；3、低压电极；4、定植篮；5、叶菜；6、pfn的输入端；7、pfn的输出端；8、脉冲电容；9、脉冲电感；10、三电极触发开关的输入端；11、三电极触发开关的输出端；12、触发电极；13、主电极的高压端；14、主电极的低压端。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。图1是本发明实施例提供的一种基于高压脉冲电场的叶菜生长速率促进装置俯视图，如图1所示，所述装置包括至少一个栽培床1以及提供高压脉冲电压给所述栽培床1的高压脉冲电源；所述栽培床1中盛有营养液，所述栽培床1的两个外侧面分别固定有高压电极2和低压电极3，所述高压脉冲电源与所述高压电极2连接，所述低压电极3接地，所述高压电极2和所述低压电极3平行设置，当所述高压脉冲电源提供高压脉冲电压时，所述高压电极2和所述低压电极3之间形成脉冲电场区域；在所述脉冲电场区域中设置有若干个定植篮4，以使每一个所述定植篮4中栽培的叶菜5生长速率促进。其中，本发明实施例提供的栽培床1是用于无土栽培叶菜的培养装置，图1中优选的给出了一个栽培床1的俯视结构图，但可以理解的是，本发明实施例提供的基于高压脉冲电场的叶菜生长速率促进装置可以包含上述图1中所提供的多个栽培床1。进一步的，本发明实施例提供的栽培床1优选的为长方体结构，上表面设有开口，其余五面封闭，在对立的两个侧面安装有高压电极2和低压电极3，并且所述高压电极2连接高压脉冲电源，所述低压电极3接地，那么可以理解的是，当高压脉冲电源提供高压脉冲电压时，在高压电极2和低压电极3之间将形成一个脉冲电场，本发明实施例将此脉冲电场存在的区域称为脉冲电场区域，叶菜5将在脉冲电场区域的作用下进行促进生长实验。在本实施例中，所述栽培床1中盛有营养液，所述营养液需淹没叶菜5的根部，但无须装满整个栽培床1，因为营养液主要是对叶菜5的根部进行作用，进一步的，当营养液不足时，需即时补充营养液，保持营养液能持续供给营养给叶菜5。其中，所述营养液是无土栽培的关键，不同作物要求不同的营养液配方，对于不同种类的叶菜5本发明实施例需提供相应的营养液，但基本的是提供叶菜5生长所必需的水和矿质元素，例如氮、磷、钾、钙、镁、硫等大中量元素和铁、锰、硼肥、锌、铜等微量元素。优选的，本发明实施例提供的栽培床1长1000mm、宽80mm、高80mm。在本实施例中，所述高压脉冲电源用于给栽培床1提供高压脉冲电压，高压脉冲电场技术隶属于脉冲功率
技术领域：
，在特定脉宽及场强下，一般从数十纳秒至数百微秒，从数百伏每厘米至数十千伏每厘米，会对生物细胞产生不同的生物电磁效应，进而萌发出不同的应用。近年来，在烟气净化、食品加工、环境科学、医疗和生物工程等应用领域取得了较大的发展。但目前尚未将其应用在促进叶菜生长。通过高压脉冲电场作用，使得栽培床中栽种的叶菜在脉冲场强的作用下，诱导根细胞发生电穿孔，从而改变根细胞膜的通透性，加快对矿质元素的吸收，促进了叶菜的生长。如图1所示，在高压电极2和低压电极3之间安置有5个定植篮4，可以理解的是，在高压电极2和低压电极3之间定植篮4的数目不一定为5个，定植篮4的数量将根据需要进行栽培的叶菜5数量进行设置。优选的，本发明实施例提供的定植篮4中栽培有一株叶菜5，但可以理解的是，栽培多株叶菜5只需调整定植篮4的大小以及内部空间构造，本发明实施例对此不做具体限定。其中，本发明实施例提供的定植篮4为普通定植篮，定植篮4下部设有网状的孔洞，栽培在定植篮4中的叶菜5的根部可以直接接触到营养液，并基于植物的趋水性，叶菜5的根部将朝向水分充足的一方生长。优选的，本发明实施例提供的叶菜5采用生菜进行实验，但本发明实施例不对叶菜5的种类进行限制，在更换叶菜5种类时，相应的更换营养液配方即可。在上述实施例的基础上，所述高压脉冲电源包括：高压直流电源、脉冲形成网络(pulsedformingnetwork，pfn)以及三电极触发开关；所述高压直流电源的输出端与所述pfn的输入端连接；所述pfn的输出端与所述三电极触发开关的输入端连接；所述三电极触发开关的输出端与所述高压电极连接。本发明实施例提供的高压脉冲电源区别于现有技术，主要包括了三个部分的装置，分别是高压直流电源、脉冲形成网络pfn以及三电极触发开关。其中，本发明实施例提供的高压直流电源采用现有的电源，优选的输出1-10kv幅值连续可调的直流电压。所述高压直流电源的输出端与所述pfn的输入端连接，那么输出的1-10kv幅值连续可调的直流电压将连入pfn中，通过pfn的作用，转化为脉冲电压。再将所述pfn的输出端与所述三电极触发开关的输入端连接，通过调节三电极触发开关的触发源触发频率，进而控制促生长处理室接收到的脉冲频率与次数。在上述实施例的基础上，所述pfn为多级脉冲单元串联；每一级所述脉冲单元包括一个脉冲电感和一个脉冲电容。其中，所述脉冲电容为平行板电容器。每一个所述脉冲电感包括一个空心螺线管以及绕所述空心螺线管的多圈高压导线。图2是本发明实施例提供的脉冲形成网络结构示意图，如图2所示，高压直流电源提供的直流电压通过pfn的输入端6接入pfn中，经过pfn中多级脉冲单元作用，在pfn的输出端7形成高压脉冲电压，其中每一个脉冲单元包括了一个脉冲电容8和一个脉冲电感9。优选的，如图2所示，本发明实施例提供了7级脉冲单元，每一级所述脉冲单元包括一个脉冲电感9和一个脉冲电容8，并且脉冲电容8采用了平行板电容器，其容值c＝150pf。而脉冲电感9包括一个空心螺线管以及绕所述空心螺线管的多圈高压导线，其电感值l＝8μh。那么根据脉冲电压计算公式可计算出本发明实施例此时提供的脉冲宽度约为500ns。在上述实施例的基础上，所述三电极触发开关包括：三电极触发开关的输入端、三电极触发开关的输出端、主电极以及触发电极，所述三电极触发开关的输入端与所述主电极的高压端连接，所述三电极触发开关的输出端与所述主电极的低压端连接；所述主电极的高压端与所述主电极的低压端为半球状结构，所述主电极的高压端的半球弧面与所述主电极的低压端的半球弧面正对，且在所述主电极的高压端的半球弧面与所述主电极的低压端的半球弧面之间留有间隙；所述触发电极安置于所述主电极的低压端的中心，所述触发电极与外部触发源连接，所述触发电极用于接收到所述外部触发源发送的触发脉冲后，导通所述三电极触发开关。需要说明的是，本发明实施例提供的高压脉冲电源采用的是三电极触发开关，图3是本发明实施例提供的三电极触发开关结构示意图，如图3所示，所述三电极触发开关包括：三电极触发开关的输入端10、三电极触发开关的输出端11、主电极以及触发电极12，所述主电极又包括主电极的高压端13和主电极的低压端14。所述主电极的高压端13与所述主电极的低压端14为半球状结构，所述主电极的高压端13的半球弧面与所述主电极的低压端14的半球弧面正对，且在所述主电极的高压端13的半球弧面与所述主电极的低压端14的半球弧面之间留有间隙；所述触发电极12安置于所述主电极的低压端14的中心，所述触发电极12与外部触发源连接，所述触发电极12用于接收到所述外部触发源发送的触发脉冲后，导通所述三电极触发开关。具体的，本发明实施例提供的三电极触发开关采用铜铸半球隙构成，在主电极的低压端14的中心安装有触发电极12，且触发电极12和主电极的低压端14之间留有间隙，当触发源以某一固定频率对其发送触发脉冲，触发脉冲进而使主电极导通。需要说明的是，本发明实施例提供的触发源采用电脉冲触发源、电子束脉冲触发源或激光脉冲触发源均可，当pfn充电至要求电压时，由触发电极12给的脉冲引起主电极的击穿，从而开通一次三电极触发开关。可以理解的是，本发明实施例可以通过调节三电极开关的触发源的频率与次数，来控制促生长处理室接收到的脉冲频率与次数，优选的，本发明实施例采用触发频率为1hz以及触发次数为100次/天。在上述实施例的基础上，所述高压电极2和所述低压电极3为矩形不锈钢结构。所述高压电极2和所述低压电极3的长、宽、高均相等且平行正对。所述定植篮4的高度小于所述高压电极2或低压电极3的高度。可以理解的是，本发明实施例提供的高压电极2和低压电极3的形状为矩形状结构，采用不锈钢材料可以尽可能的延长其使用寿命。优选的，高压电极2和所述低压电极3的长和宽相等且平行正对。那么，可以在高压电极2和低压电极3之间形成均匀的脉冲电场，优选的，本发明实施例提供的高压电极2和低压电极3尺寸均为800mm*80mm，间距为10mm。进一步的，所述定植篮4的高度小于所述高压电极2或低压电极3的高度，可以理解的是，若定植篮4的高度大于高压电极2或低压电极3的高度，则定植篮4中栽培的叶菜5所述的电场强度可能会受到影响，造成实验结果不准。在上述实施例的基础上，所述脉冲电场区域的电场强度小于1千伏每厘米。本发明实施例提供的基于高压脉冲电场的叶菜生长速率促进装置通过改变不同的电场强度，获得叶菜不同的生长速率，实验结果表明，当电场强度为0.4kv/cm时，对叶菜生长速率促进最为明显，生长速率增加约30％；当电场强度超过1kv/cm，脉冲电场刺激将对植株增长起到抑制作用。表1：本发明实施例提供的不同电场强度下叶菜的促进生长率0.3kv/cm0.4kv/cm0.5kv/cm1.0kv/cm1.5kv/cm+16％+30％+14％+3％-18％如表1所示，当电场强度为0.4kv/cm时，叶菜的促进生长率最高，而当电场强度为1.5kv/cm时，叶菜的生长率出现了负增长，可以理解的是，电场强度过大时，会杀死部分叶菜根部细胞，使得生长变缓。故而，本发明实施例提供的叶菜生长速率促进装置所提供的脉冲电场区域的电场强度需要小于1千伏每厘米。其中，所述叶菜的促进生长率是根据叶菜的鲜重进行计算，具体的计算方式本发明实施例在此不做限定。本发明实施例提供的基于高压脉冲电场的叶菜生长速率促进装置所使用的脉冲电场处理技术耗能低，可以将叶菜成长周期缩短三分之一，增加叶菜年种植次数，可以大幅增加产量，提高经济效益，取得了较好的叶菜生长速率增强效果。在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。最后，本申请的装置仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12