一种具有强度任意可控激发光源组的叶绿素荧光仪的制作方法

本实用新型属于检测设备技术领域，特别是涉及一种具有强度任意可控激发光源组的叶绿素荧光仪。

背景技术：

植物在光合作用中释放的叶绿素荧光动态过程受植物生理和环境因素的影响，使得该叶绿素荧光可感知植物的生理与环境因素。作为一项无损检测技术，叶绿素荧光得到广泛的重视。Photosystem II(PSII)是存在于类囊体膜中的多亚基光合色素蛋白复合物，Photosystem I(PSI)是整合于光合膜上的由多个蛋白亚基组成的色素蛋白复合物，它们组合成一个高阶的系统，但传统叶绿素荧光激发光局限于用阶跃或调制脉冲两种窄带信号激励，用户只能在有限的选项中对激发光的模式进行选择，这使得在测试过程中用户不能够任意控制激发光源组中的任一发光元件的强度，难以激发出频率成分更加丰富的叶绿素荧光信号，现有的叶绿素荧光仪无法实现该功能。因此设计出具有频率成分更加丰富的激发光源的叶绿素荧光仪具有重要的科学意义和商业价值。

技术实现要素：

本实用新型目的在于针对现有的叶绿素荧光仪的缺陷，提供一种通过激发光信号的丰富性增加叶绿素荧光信号的信息的丰富性的具有强度任意可控激发光源组的叶绿素荧光仪。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种具有强度任意可控激发光源组的叶绿素荧光仪，包括MCU模块、输入输出接口、激发光源功率放大电路、叶绿素荧光检测模块；其特征在于：还包括用于激发PSII 和PSI光谱特性的光源组；

所述MCU模块具有PWM、A/D模数转换及存储光源测试方案的功能；用于根据输入输出接口输入的光源控制信息输出光源控制信号，接收、转换和传输叶绿素荧光检测模块拾取的叶绿素荧光信号；

所述输入输出接口包括触摸屏显示器，用于输入光源控制信息和显示叶绿素荧光仪工作状态信息；

所述激发光源功率放大电路用于根据所述MCU模块输出的光源控制信号驱动所述光源组；

所述光源组用于激发植物PSII和PSI系统从而产生叶绿素荧光；

所述叶绿素荧光检测模块用于检测植物产生的叶绿素荧光信号，并传输给所述MCU 模块。

其进一步特征在于：所述光源组具有7个LED激发光源，包括组成为激发PSII光谱特性的低、中、高三种光强的LED组，每组里包含一个蓝色和红色的LED；及用于激发 PSI光谱特性的一个远红LED激发光源；四组LED激发光源排列在一个环形的支撑上，其与垂直方向轴线有相同的倾角，，以汇聚于一点。

进一步的：每个所述LED激发光源光强度可单独控制。

优选的：所述光源组还包括光学滤波元件用于限制激发光源波长。

所述叶绿素荧光检测模块包括光学滤波元件、光电转化元件、信号调理模块；

所述光学滤波元件用于防止激发光源污染拾取的叶绿素荧光；

所述光电转化元件为硅光二极管，用于将经过光学滤波元件滤波后的叶绿素荧光信号转换成电信号；

所述信号调理模块具有信号放大、滤波功能，用于排除光电转化元件转换的电信号噪声干扰信号，并把电信号调整到适用A/D转换的范围。

所述输入输出接口还包括USB接口和/或无线通讯接口，用于实验数据拷贝到PC 机上或上传到云存储器。

所述MCU模块为STC15W4K32S4系列单片机。

本实用新型克服了现有的叶绿素荧光仪激发光源种类和光强可变性和可控性有限的缺点，利用PWM技术提高叶绿素荧光检测仪激发光源的种类、使激发光源的光强可随预设的函数曲线数据变化，提高系统激励的丰富性及测试到的叶绿素荧光信号的信息含量，为研究植物生理学和环境因素等提供更多的数据量和可靠的特征参数。

附图说明

图1为本实用新型原理框图。

图2为强度任意可控光源组的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不局限于下面实施例。本发明显然能够以不同于此描述的其它方式来实施，因此不应以此实施例内容来限制本发明保护范围。

图1为本实用新型一个实施例的具有强度任意可控激发光源组的叶绿素荧光仪框图。具有强度任意可控激发光源组的叶绿素荧光仪，包括MCU模块、输入输出接口、激发光源功率放大电路、叶绿素荧光检测模块及用于激发PSII和PSI光谱特性的光源组。

所述MCU模块为STC15W4K32S4系列单片机，具有PWM、A/D模数转换及存储光源测试方案的功能；用于根据输入输出接口输入的光源控制信息输出光源控制信号，接收、转换和传输叶绿素荧光检测模块拾取的叶绿素荧光信号。

所述输入输出接口包括触摸屏显示器，用于输入光源控制信息和显示叶绿素荧光仪工作状态信息；还包括USB接口和/或无线通讯接口，用于将实验数据拷贝到PC机上或上传到云存储器，以及加载控制光强变化的数据到叶绿素荧光仪中。

所述激发光源功率放大电路用于根据所述MCU模块输出的光源控制信号驱动所述光源组。

所述光源组包括用于限制激发光源波长的光学滤波元件和LED激发光源，用于激发植物PSII和PSI系统从而产生叶绿素荧光。如图2所示，所述光源组具有7个LED激发光源，包括组成为激发PSII光谱特性的低、中、高三种光强的LED组，每组里包含一个蓝色和红色的LED；及用于激发PSI光谱特性的一个远红LED激发光源；四组LED激发光源排列在一个环形的支撑上，其与垂直方向轴线有相同的倾角，，以汇聚于一点。每个所述LED激发光源光强度可单独控制。

所述叶绿素荧光检测模块用于检测植物产生的叶绿素荧光信号，并传输给所述MCU 模块。包括光学滤波元件、光电转化元件、信号调理模块；所述光学滤波元件用于防止激发光源污染拾取的叶绿素荧光；所述光电转化元件为硅光二极管，用于将经过光学滤波元件滤波后的叶绿素荧光信号转换成电信号；所述信号调理模块具有信号放大、滤波功能，用于排除光电转化元件转换的电信号噪声干扰信号，并把电信号调整到适用A/D 转换的范围。

所述MCU模块为STC15W4K32S4系列单片机。其内置A/D模数转换器可将调理后的叶绿素荧光转化的模拟电信号数字化，叶绿素荧光检测模块采用一个硅光二极管检测叶绿素荧光，用于测量植物的叶绿素荧光参数。

叶绿素荧光检测模块与MCU模块相连接，利用硅光二极管检测叶绿素荧光信号。 MCU模块通过内部集成PWM发生器模块在预设函数或外部加载数据控制下产生光强控制信号，在功率放大后驱动光源组工作。并且MCU模块可以接收叶绿素荧光检测模块发出的模拟信号，将其转换为数字信号，保存下来，经过运算获得叶绿素荧光参数，显示在触摸屏显示器上。

本实用新型工作步骤如下：

选择和设置适用于激励PSII系统的光源颜色(蓝光或低于690nm的红光)和强度控制信号，该光源可以是三个不同强度范围的LED组合，任意一个LED的强度控制函数都是用户可控的，在该LED组合中，一种适用于提供高频脉冲，一种适用于提供饱和光，另外一种适用于提供光化光，它们的组合以提供激励光源的动态范围。

设置主要用于激励PSI系统的远红光(大于750nm)强度，强度控制函数都是用户预设或通过外部加载的数据进行控制。

设置测试时间、暗适应时间等其他辅助参数。

测量叶绿素荧光，结果在显示器上显示并保存结果。

通过USB接口或无线通讯接口，实验数据可以拷贝到PC机上或上传到云存储器，实验测数设计方案可以保存。

预存储的实验方案，例如FoFm测试方案，OJIP测试方案，PAM测试方案，宽带激励测试方案，以方便将来实验中快速设定。