葉菜室內(nèi)植物工廠的光照強度如何測量
作者: 時間: 2025-07-24
在葉菜室內(nèi)植物工廠中，光照強度的精準測量是優(yōu)化光合效率、提升產(chǎn)量和節(jié)能降耗的核心環(huán)節(jié)。以下是系統(tǒng)化的測量方法及技術(shù)要點，結(jié)合植物生理需求與工業(yè)實踐：
一、測量原理與基礎(chǔ)
定義與單位
光照強度：指單位面積接收的光通量（流明/平方米），單位為勒克斯（Lux）。
植物專用參數(shù)：光合光子通量密度（PPFD，單位μmol/m²/s），表示400–700nm波段內(nèi)光合有效輻射（PAR）的光子數(shù)量，更直接反映植物光合效率。
測量原理
光電效應(yīng)：光電池或光電二極管將光信號轉(zhuǎn)換為電流，通過電流強度推算照度值（如照度計）。
光譜分析：微型光譜儀分解光源光譜，計算PPFD、PAR等參數(shù)（如植物光照分析儀）。
二、測量方法與工具
1.常規(guī)照度計
適用場景：快速檢測環(huán)境照度，成本低，操作簡便。
操作流程：
光電池水平放置于待測點，打開電源并選擇量程。
讀取電流表數(shù)值（需乘以量程系數(shù)），單位Lux。
局限：僅反映可見光強度，未區(qū)分光譜波段，無法直接評估光合有效性。
2.植物專用光照分析儀
核心功能：
光譜范圍覆蓋230–850nm，分辨率±0.2nm。
直接輸出PPFD、PAR、紅光/藍光比（R/B）、葉綠素加權(quán)輻照度等參數(shù)。
代表設(shè)備：
云唐YT-350P：集成光譜、照度、色度測量，支持實時顯示光譜波形與色容差圖。
HP350UVZ光譜照度計：5寸IPS觸摸屏，可測PPFD、YPFD（有效光合光子通量密度）、R/B比等，適用于多層栽培架光均勻性檢測。
優(yōu)勢：數(shù)據(jù)精準，支持定制化參數(shù)（如UVA/UVB強度），適配植物工廠需求。
3.間接評估法
手影法：觀察葉片投影清晰度（清晰→強光；模糊→中光；無影→弱光），適用于快速定性判斷。
植物生理反饋：
徒長、葉色變淡→光照不足；葉片灼傷→光照過強。
葉菜類適宜光強：200–300μmol/m²/s（約1.5萬–4萬Lux）。
三、測量操作規(guī)范
布點策略
多層架均勻性檢測：每層設(shè)置3–5個測點（中心與邊緣），計算照度均勻率（≥0.7為優(yōu)）。
動態(tài)監(jiān)測：傳感器網(wǎng)絡(luò)實時采集數(shù)據(jù)（20毫秒/次），聯(lián)動環(huán)境控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)補光。
校準與誤差控制
校準要求：定期用標準光源校準儀器，避免探頭老化導致誤差。
干擾排除：
強光下使用濾光器保護光電池。
避免反射光干擾，探頭需垂直朝向光源。
四、數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用
參數(shù)解讀
PPFD與光譜配比：
葉菜苗期需高藍光（450–470nm）促根系，生長期需高紅光（630–660nm）。
理想R/B比：生長期1.5–2.0，可通過光譜儀調(diào)整LED配光。
光飽和點識別：多數(shù)葉菜在PPFD 300–500μmol/m²/s時光合速率達峰值，超量則能效比下降。
優(yōu)化決策
補光策略：分時調(diào)控（利用夜間低谷電價），結(jié)合CO?濃度（800–1000ppm）提升光能利用率。
設(shè)備升級：激光光源替代LED，能耗降低60%以上，尤其適合底層補光。
文章來源：葉菜俠科技
一、測量原理與基礎(chǔ)
定義與單位
光照強度：指單位面積接收的光通量（流明/平方米），單位為勒克斯（Lux）。
植物專用參數(shù)：光合光子通量密度（PPFD，單位μmol/m²/s），表示400–700nm波段內(nèi)光合有效輻射（PAR）的光子數(shù)量，更直接反映植物光合效率。
測量原理
光電效應(yīng)：光電池或光電二極管將光信號轉(zhuǎn)換為電流，通過電流強度推算照度值（如照度計）。
光譜分析：微型光譜儀分解光源光譜，計算PPFD、PAR等參數(shù)（如植物光照分析儀）。
二、測量方法與工具
1.常規(guī)照度計
適用場景：快速檢測環(huán)境照度，成本低，操作簡便。
操作流程：
光電池水平放置于待測點，打開電源并選擇量程。
讀取電流表數(shù)值（需乘以量程系數(shù)），單位Lux。
局限：僅反映可見光強度，未區(qū)分光譜波段，無法直接評估光合有效性。
2.植物專用光照分析儀
核心功能：
光譜范圍覆蓋230–850nm，分辨率±0.2nm。
直接輸出PPFD、PAR、紅光/藍光比（R/B）、葉綠素加權(quán)輻照度等參數(shù)。
代表設(shè)備：
云唐YT-350P：集成光譜、照度、色度測量，支持實時顯示光譜波形與色容差圖。
HP350UVZ光譜照度計：5寸IPS觸摸屏，可測PPFD、YPFD（有效光合光子通量密度）、R/B比等，適用于多層栽培架光均勻性檢測。
優(yōu)勢：數(shù)據(jù)精準，支持定制化參數(shù)（如UVA/UVB強度），適配植物工廠需求。
3.間接評估法
手影法：觀察葉片投影清晰度（清晰→強光；模糊→中光；無影→弱光），適用于快速定性判斷。
植物生理反饋：
徒長、葉色變淡→光照不足；葉片灼傷→光照過強。
葉菜類適宜光強：200–300μmol/m²/s（約1.5萬–4萬Lux）。
三、測量操作規(guī)范
布點策略
多層架均勻性檢測：每層設(shè)置3–5個測點（中心與邊緣），計算照度均勻率（≥0.7為優(yōu)）。
動態(tài)監(jiān)測：傳感器網(wǎng)絡(luò)實時采集數(shù)據(jù)（20毫秒/次），聯(lián)動環(huán)境控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)補光。
校準與誤差控制
校準要求：定期用標準光源校準儀器，避免探頭老化導致誤差。
干擾排除：
強光下使用濾光器保護光電池。
避免反射光干擾，探頭需垂直朝向光源。
四、數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用
參數(shù)解讀
PPFD與光譜配比：
葉菜苗期需高藍光（450–470nm）促根系，生長期需高紅光（630–660nm）。
理想R/B比：生長期1.5–2.0，可通過光譜儀調(diào)整LED配光。
光飽和點識別：多數(shù)葉菜在PPFD 300–500μmol/m²/s時光合速率達峰值，超量則能效比下降。
優(yōu)化決策
補光策略：分時調(diào)控（利用夜間低谷電價），結(jié)合CO?濃度（800–1000ppm）提升光能利用率。
設(shè)備升級：激光光源替代LED，能耗降低60%以上，尤其適合底層補光。
文章來源：葉菜俠科技