一種基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)，具體設(shè)及一種根據(jù)溫室內(nèi)的濕度和溫度來影響 等離子體溫室培養(yǎng)燈的色彩和照度的電路系統(tǒng)，本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在日常的照明光源中普遍使用的是白識燈和氣體放電光源兩類，限制了光 源的使用壽命。前者屬于熱福射光源，由鶴絲在識熱情況下福射出光，而后者是電流通過氣 體放電而產(chǎn)生光。運些電光源長時間使用時，燈泡電極會蒸發(fā)而引起較大的光衰減，同時電 極與玻璃的密封會很容易漏氣，減少光通量、光效率和電光源的壽命。現(xiàn)在的溫室培養(yǎng)燈普 遍使用的仍是上述兩種照明光源，運不僅增加了培養(yǎng)的成本，而且對大面積的溫室培養(yǎng)是 不利的。等離子體溫室培養(yǎng)燈的出現(xiàn)很好的解決了運些問題，其具有無電極、節(jié)能環(huán)保、光 效好、壽命長、無光衰、光色好、光源可調(diào)、光維持率高，似太陽光，發(fā)出的是連續(xù)光譜，有利 于植物的生長，并且可W在低溫的環(huán)境中快速啟動，具有廣泛的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述出現(xiàn)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種能檢測溫室內(nèi)環(huán)境，根據(jù)溫室內(nèi) 環(huán)境變化自動調(diào)節(jié)色彩和照度的等離子體溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)。其具體技術(shù)方案如下： 一種基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)，由溫室濕度與溫度采集電路、電源電路、微波發(fā) 生器、發(fā)光體、外殼組成，所述溫室濕度與溫度采集電路包括光源、SPR傳感器、光電轉(zhuǎn)換電 路和計算機;其特征在于：利用光源照射到SH?傳感器表面，當(dāng)溫室中濕度和溫度發(fā)生變化 時，導(dǎo)致其內(nèi)部的敏感膜折射率發(fā)生變化，SPR傳感器測量共振波長或共振角與濕度、溫度 的關(guān)系，再通過光電轉(zhuǎn)換電路與計算機連接，在計算機上顯示出相應(yīng)的光強。
[0004] 進一步，當(dāng)一束光禪合進光纖后，其出射的光強為：
故SH?傳感器的光強為：
其中沒為入射角，巧為光纖的纖忍的折射率，蔚為入射角到達纖忍-包層分界面的角 度，式中:及=|巧。|]為初始光的反射率。 進一步，所述電源電路包括高頻電源、阻抗匹配;利用BJ-22型波導(dǎo)實驗裝置來實現(xiàn)微 波的發(fā)生，并結(jié)合計算機、光譜儀、放電腔體、光照度計、郎繆探針共同構(gòu)成了發(fā)光體W及檢 測系統(tǒng);根據(jù)溫室濕度和溫度的不同，通過計算機設(shè)定數(shù)據(jù)控制光譜儀，與經(jīng)過阻抗匹配的 高頻電源，同時作用放電腔體，此放電腔體首先為真空系統(tǒng)，同時在內(nèi)部充入惰性氣體，采 用郎繆探針對等離子體進行檢測和測量，用玻泡包圍，并根據(jù)光照度計的測量值，照射不同 的植物。
[000引進一步，根據(jù)溫室濕度和溫度的變化，得到不同的光強，即為等離子體的溫室培養(yǎng) 燈所需達到的光照度。
[0006] 進一步，利用電源驅(qū)動磁控管產(chǎn)生高頻電磁能量，經(jīng)過波導(dǎo)傳輸后禪合到諧振腔 中，電磁能量激發(fā)高速旋轉(zhuǎn)玻泡中固體物質(zhì)，產(chǎn)生等離子體并發(fā)出具有連續(xù)光譜的強光。
[0007] 進一步，若溫室培養(yǎng)燈的光通量為：
對于等離子體的溫室培養(yǎng)燈所需光照度為：
(5) 結(jié)合(4)式可得：
(6) 其中巧為福射面積，沒：為燈泡出射的孔徑角，沒為初始光的反射率，通過測量 瑪，巧，急的值，結(jié)合式(6)可計算出等離子體的溫室培養(yǎng)燈所需的光照度； 根據(jù)式(6)的光照度，通過下面算法得到相應(yīng)輸入到等離子體的溫室培養(yǎng)燈電流：
其中A'l為相關(guān)系數(shù)，巧為光電轉(zhuǎn)換的指數(shù)，i為需要輸入的電流值。
[0008] 基于溫室內(nèi)的濕度和溫度變化來影響等離子體溫室培養(yǎng)燈色彩和照度的系統(tǒng)，根 據(jù)溫室內(nèi)植物生長環(huán)境的具體情況調(diào)節(jié)溫室培養(yǎng)燈，使太陽光得W延續(xù)，運在一定程度上 可W促進植物的生長，同時適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)光源的色彩和照度節(jié)省了電能，減少了植物培養(yǎng)的 成本，是一種最優(yōu)化的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0009] 圖1為溫室濕度和溫度檢測系統(tǒng)示意圖； 圖2為等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0010] 下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0011] 如圖I和2所示，一種基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)，包括:溫室濕度與溫度采集 電路、電源電路、微波發(fā)生器。
[0012] 所述溫室濕度與溫度采集電路由光源照射到SH?傳感器表面，當(dāng)溫室中濕度和溫 度發(fā)生變化時，如果能導(dǎo)致其內(nèi)部的敏感膜折射率發(fā)生變化，那么可W用運SH?傳感器測量 共振波長或共振角與濕度、溫度的關(guān)系，再通過光電轉(zhuǎn)換電路與計算機連接，在計算機上顯 示出相應(yīng)的光強。當(dāng)一束光禪合進光纖后，其出射的光強為：
SPR傳感器的光強為：
其中巧為入射角，巧為光纖的纖忍的折射率，巧為入射角到達纖忍-包層分界面的角 度，式中i?= I及。I。為初始光的反射率。 如圖2所示，本發(fā)明中的等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)由電源電路、微波發(fā)生器、發(fā)光體 和外殼組成。在運個系統(tǒng)中需要測得電源輸入功率、磁控管陽極電流、陰極高壓、波導(dǎo)內(nèi)的 入射功率、反射功率、溫度的升高值等參量，尤其需要該系統(tǒng)來調(diào)節(jié)微波部分的匹配。首先 將等離子波導(dǎo)中段添加定向禪合器，W便提取所需要的入射量和反射量。其中定向禪合器 采用標準的BJ-22型波導(dǎo)制成，盡管磁控管產(chǎn)生的是橫向電磁波，但理想導(dǎo)電壁波導(dǎo)中不可 能傳輸橫向電磁波，所W只能傳輸橫向電?；驒M向磁模，因此必然使用定向禪合，禪合方式 采用十字型禪合孔。本發(fā)明在多功能微波等離子體裝置上進行的，根據(jù)不同濕度和溫度，通 過光電轉(zhuǎn)換電路的光照，先由微波源產(chǎn)生的一定頻率的微波，并沿BJ-22矩形波導(dǎo)管WTElO 模式傳輸，經(jīng)過調(diào)整短路活塞，最后在水冷諧振腔反應(yīng)室內(nèi)激勵氣體形成軸對稱的等離子 體球，等離子體球的直徑大小取決于真空沉積室中氣體壓力和微波功率。通過此裝置作用 放電腔體，其為真空的系統(tǒng)，其中充入惰性氣體，并有郎繆探針。通過溫室濕度與溫度采集 電路在計算機上呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)經(jīng)過光譜儀調(diào)節(jié)后，傳遞到放電腔中，則此時所需溫室培養(yǎng)燈 的光通量為：
對于等離子體的溫室培養(yǎng)燈所需光照度為：
結(jié)合(4)式可得：
其中瑪為福射面積，傑為燈泡出射的孔徑角，S為初始光的反射率，通過測量 巧，銭，S的值，結(jié)合式(6)可計算出等離子體的溫室培養(yǎng)燈所需的光照度。
[0013] 通過改變放電腔中惰性氣體的種類調(diào)節(jié)等離子體的溫室培養(yǎng)燈色彩，由于當(dāng)玻泡 中充入了氣氣而發(fā)出藍光，充入氛氣發(fā)出紅光，也可W在玻泡中加入少量的金屬面化物 CaBn增加紅光譜，且基本不改變其他顏色波長的光譜。通過改變與高頻電源相連接的阻 抗，改變輸入到放電腔中的電流，調(diào)節(jié)等離子體的溫室培養(yǎng)燈的光照度。根據(jù)式(6)的光照 度，通過下面算法得到相應(yīng)輸入到等離子體的溫室培養(yǎng)燈電流：
其中馬為相關(guān)系數(shù)，巧為光電轉(zhuǎn)換的指數(shù)，巧3需要輸入的電流值。
[0014] 本發(fā)明基于W下原理：電源驅(qū)動磁控管產(chǎn)生高頻電磁能量，經(jīng)過波導(dǎo)傳輸后禪合 到諧振腔中，電磁能量激發(fā)高速旋轉(zhuǎn)玻泡中固體物質(zhì)，產(chǎn)生等離子體并發(fā)出具有連續(xù)光譜 的強光，運些強光與太陽光相類似，對植物進行光合作用起到重要的作用。本發(fā)明提出了一 種基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈的系統(tǒng)設(shè)計，運用了微波禪合，在事先通過溫室濕度與溫度 采集電路，根據(jù)溫室中的濕度與溫度調(diào)節(jié)等離子體的溫室培養(yǎng)燈的光照度使其產(chǎn)生的光適 合植物生長所需。
【主權(quán)項】
1. 一種基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)，由溫室濕度與溫度采集電路、電源電路、微波 發(fā)生器、發(fā)光體、外殼組成，所述溫室濕度與溫度采集電路包括光源、SPR傳感器、光電轉(zhuǎn)換 電路和計算機;其特征在于:利用光源照射到SPR傳感器表面，當(dāng)溫室中濕度和溫度發(fā)生變 化時，導(dǎo)致其內(nèi)部的敏感膜折射率發(fā)生變化，SPR傳感器測量共振波長或共振角與濕度、溫 度的關(guān)系，再通過光電轉(zhuǎn)換電路與計算機連接，在計算機上顯示出相應(yīng)的光強。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)一束光禪合 進光纖后，其出射的光強為：故SPR傳感器的光強為：其中沒為入射角，巧為光纖的纖忍的折射率，4為入射角到達纖忍-包層分界面的角度， 式中i? = I巧。I。為初始光的反射率。3. 根據(jù)權(quán)利要求2的基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)，其特征在于:所述電源電路包括 高頻電源、阻抗匹配;利用BJ-22型波導(dǎo)實驗裝置來實現(xiàn)微波的發(fā)生，并結(jié)合計算機、光譜 儀、放電腔體、光照度計、郎繆探針共同構(gòu)成了發(fā)光體W及檢測系統(tǒng);根據(jù)溫室濕度和溫度 的不同，通過計算機設(shè)定數(shù)據(jù)控制光譜儀，與經(jīng)過阻抗匹配的高頻電源，同時作用放電腔 體，此放電腔體首先為真空系統(tǒng)，同時在內(nèi)部充入惰性氣體，采用郎繆探針對等離子體進行 檢測和測量，用玻泡包圍，并根據(jù)光照度計的測量值，照射不同的植物。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)，其特征在于:根據(jù)溫室濕度 和溫度的變化，得到不同的光強，即為等離子體的溫室培養(yǎng)燈所需達到的光照度。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)，其特征在于:利用電源驅(qū)動 磁控管產(chǎn)生高頻電磁能量，經(jīng)過波導(dǎo)傳輸后禪合到諧振腔中，電磁能量激發(fā)高速旋轉(zhuǎn)玻泡 中固體物質(zhì)，產(chǎn)生等離子體并發(fā)出具有連續(xù)光譜的強光。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)，其特征在于:若溫室培養(yǎng)燈 的光通量為：(4) 對于等離子體的溫室培養(yǎng)燈所需光照度為： (5) 結(jié)合(4)式可得其中瑪為福射面積，傑為燈泡出射的孔徑角，沒為初始光的反射率，通過測量瑪，沒， 忍的值，結(jié)合式(6)可計算出等離子體的溫室培養(yǎng)燈所需的光照度； 根據(jù)式(6)的光照度，通過下面算法得到相應(yīng)輸入到等離子體的溫室培養(yǎng)燈電流：其中馬為相關(guān)系數(shù)，A為光電轉(zhuǎn)換的指數(shù)，i為需要輸入的電流值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于等離子體的溫室培養(yǎng)燈系統(tǒng)設(shè)計，具體涉及一種根據(jù)溫室內(nèi)的濕度和溫度來影響等離子體溫室培養(yǎng)燈的色彩和照度的電路系統(tǒng)設(shè)計，本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域；該系統(tǒng)由溫室濕度與溫度采集電路、電源電路、微波發(fā)生器、發(fā)光體和外形組成，根據(jù)溫室內(nèi)植物生長環(huán)境的具體情況調(diào)節(jié)溫室培養(yǎng)燈，使太陽光得以延續(xù)，這在一定程度上可以促進植物的生長，同時適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)光源的色彩和照度節(jié)省了電能。
【IPC分類】H05B41/36, H01J63/08
【公開號】CN105517306
【申請?zhí)枴緾N201511006403
【發(fā)明人】張淑琴, 尹琳, 陳亮, 徐珍寶, 閆秀剛, 魏來, 何敏游, 蘇玲愛, 汪旭輝, 楊凱, 鄒細勇, 石巖, 孟彥龍, 金尚忠
【申請人】中國計量學(xué)院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月29日