[发明专利]一种低压植物气体交换测量装置及方法

权利要求书

1.低压植物气体交换测量装置，其特征在于：该装置主要由基座(1)、隔离罩(2)、培养盒(3)、LED光源、营养液供应系统、大气环境控制系统和支撑架(17)组成。基座(1)为圆柱形腔体结构。基座(1)上部与隔离罩(2)通过密封硅胶圈、卡套相连，共同构成封闭植物(36)生长空间。基座(1)底部向下延伸出一个小腔，用于盛装加湿水和植物冷凝水，小腔内还放置有加湿器(13)，用于空气加湿。基座(1)侧壁设置有传感器线路接口、气体入口、真空抽气口、排气口、营养液入口。基座(1)底部设置有加湿水入口、冷凝水出口、排污口、制冷管路入口和出口；

隔离罩(2)为透明材质，半球状。隔离罩(2)下部与基座(1)上部通过密封圈和卡套相连，拆下卡套后隔离罩(2)可从基座(1)上拆卸下来；

LED光源包括灯板(14)、红色LED灯(15)、蓝色LED灯(16)和散热器(35)，主要为植物(36)气体交换提供所需的光照条件。散热器(35)与灯板(14)紧密相连，LED灯产生的热量通过散热器(35)扩散到周围大气环境中。LED光源与植物(36)之间的距离可根据植物(36)生长的需要调整。

2.根据权利要求1所述的低压植物气体交换测量装置，其特征在于：营养液供应系统为植物(36)提供生长所需的水分和养分，包括营养液贮箱(24)，营养液泵(25)、输送管路、营养液滴头(11)和计算机(28)。当植物(36)需要水分和养分时，计算机(28)发出测控指令给营养液泵(25)，通过输送管路，由营养液滴头(11)将营养液输送到植物(36)根部。

3.根据权利要求1所述的低压植物气体交换测量装置，其特征在于：大气环境控制包括压力控制、氧分压控制、二氧化碳控制、温度控制和湿度控制。压力控制由压力传感器(6)、计算机(28)、真空电磁阀(18)、真空缓冲罐(19)和真空泵(20)组成。当压力传感器(6)测量的大气总压值高于计算机(28)测控软件中的设定值上限时，真空电磁阀(18)开启，植物培养室中的大气通过真空缓冲罐(19)和真空泵(20)排出到装置外部环境，直至总压值达到设定值，真空电磁阀(18)关闭，大气总压被控制在设定范围内；

氧分压控制由氧分压传感器(7)、计算机(28)、氧气气瓶(29)、供氧电磁阀(32)组成。当氧分压传感器(7)测量的大气氧分压值低于计算机(28)设定值下限时，供氧电磁阀(32)开启，氧气气瓶(29)中的氧气进入到植物培养室，直至氧分压值达到设定值，供氧电磁阀(32)关闭；当大气氧分压值高于设定值上限时，供氮气电磁阀(34)开启，氮气气瓶(31)中的氮气进入到植物培养室，总压值提高，压力控制系统打开真空电磁阀(18)，植物培养室的部分大气被抽出到培养室外部大气中，氧分压值下降，直至达到设定值时供氮气电磁阀(34)关闭，大气氧分压被控制在设定范围内；

二氧化碳控制由二氧化碳传感器(8)、计算机(28)、二氧化碳气瓶(30)、供二氧化碳电磁阀(33)组成。当二氧化碳传感器(8)测量的大气二氧化碳值低于设定值下限时，供二氧化碳电磁阀(33)开启，二氧化碳气瓶(30)中的二氧化碳进入到植物培养室，提高二氧化碳值达到设定值，供二氧化碳电磁阀(33)关闭；当大气二氧化碳值高于设定值上限时，供氮气电磁阀(34)开启，氮气气瓶(31)中的氮气进入到植物培养室，总压值提高，压力控制系统打开真空电磁阀(18)，植物培养室的部分大气被抽出到培养室外部大气中，二氧化碳值下降，直至达到设定值时供氮气电磁阀(34)关闭，大气二氧化碳被控制在设定范围内；

温度控制包括温度传感器(9)、计算机(28)、制冷机组(21)、制冷电磁阀(22)、冷凝热交换器(4)和循环风扇(5)。当温度传感器(9)测量的大气温度值高于设定值上限时，制冷电磁阀(22)开启，制冷机组(21)中的低温冷水进入冷凝热交换器(4)，循环风扇(5)将热量带到冷凝热交换器(4)，热量通过制冷管路传输到制冷机组(21)并排出到大气中；当温度值达到设定值下限时，制冷电磁阀(22)关闭，大气温度控制在设定范围内；

湿度控制包括湿度传感器(10)、计算机(28)、加湿器(13)、液位计(12)、加水泵(27)、冷凝水收集罐(23)和加湿水贮箱(26)。当湿度传感器(10)测量的大气湿度值低于设定值下限时，加湿器(13)开启，大气湿度值增加，直至达到设定值上限时，加湿器(13)关闭，从而将大气湿度控制在设定范围内。加湿水量通过液位计(12)来控制，当液位低于液位计(12)下限(浮子低位)时，加水泵(27)开始从加湿水贮箱(26)输送加湿用水，当液位达到液位计(12)上限(浮子高位)时，加水泵(27)关闭。大气降温时产生的冷凝水自动贮存在冷凝水收集罐(23)中，每天定时打开收集罐阀门进行收集。