PB0402光合仪说明书

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1、一、 光合测定基本原理地球上的植物均是以光合作用为基本物质生产过程，人类和大多数的动物都是以植物这种基本生产过程所产生的一定形式物质，如果实、种子为生存条件的。特别是人类赖以生存的粮食生产过程95%以上的物质均是通过作物将空气中CO2和根部吸收的水分，在太阳光所提供的能量和叶片的叶绿体中合成的有机物质，这种植物将CO2和水合成有机物质放出氧气的过程称为光合作用。如何测定出光合作用的速率，对广大农业科技者和从事植物类研究人员是十分重要的。测定光合速率的方法很多，如根据有机物的积累有半叶法，群体净同化率测定，根据O2的释放有气相O2释放法，吉尔森呼吸仪法，液相O2释放的化学滴定，氧电极法，但应用最

2、多是根据CO2的吸收测定光合速率。根据CO2的吸收测定光合速率有化学滴定法、PH法、同位素法，最常用的而且快速准确的方法是红外线CO2气体分析仪法。、CO2测定红外线气体分析根据由异原子组成的具有偶极矩的气体分子如CO2，CO，H2O，SO2，CH3，NH4，NO等在2.525um的红外光区都有特异的吸收带，CO2在中段红外区的吸收带有处，其中.26um的吸收带最强，而且不与H2O相互干扰。红外线CO2分析就是通过检测CO2对.26um光谱的吸收来测定光合作用过程中CO2的变化量。因为CO2吸收的.26um红外光能与其吸收系数（）、气体的浓度（）和测定的气室长度（）有关，并服从比尔一兰伯特定律

3、：Eoe-KCL因为测定仪在设计过程中将确定了Eo（初级始发能量）和（气室长度），-，e为常数，而（测定未端的能量）就有了与C（被测气体浓度）的对应关系，通过测定E就可测定出CO2浓度。红外线CO2分析的优点：灵敏度高，可以测定到1.0、0.5甚至-l（即ppm）的CO2浓度；反应快速，响应时间短，可测定出光合速率瞬时变化；易实现自动化，智能化的测定。ECA光合测定仪采用单片机的智能管理技术，除了监测光合作用过程中的CO2变化外，还同时监测蒸腾作用过程中的水分变化以及测定相应的光合有效辐射（PAR），温度（包括叶室温度（CT）和叶片温度（LT），并根据这些测定参数自动计算出相应的光合速率（Pn

4、），蒸腾速率（Tr）水分利用效率（WUE）、气孔阻抗Sr。2、水分测定植物在进行光合作用同时伴随着蒸腾过程发生。水分通过气孔向周围空气环境释放水分。通过监测湿度的变化计算出蒸腾速率。湿度测定是采用高分子湿敏电容技术。技术原理：高分子薄膜式湿敏元件应用的是平板电容器原理，在绝缘基片上依次形成下电极感湿膜，上电极感湿膜，膜是聚酰亚胺高分子聚合物，它吸收环境空气中的水分后，其介电常数发生变化，从而引起电容量变化，达到反映湿度的目的。其中电容量与湿度的关系，可用一线性方程近似表达：c = a + b x c: 湿敏电容电容值a: 常数b: 湿敏电容与湿度的相关系数x: 相对湿度值C2Q1BG2BG1C

5、1VCC 图1 湿度测定电路示意图由于湿敏电容的高分子薄膜可以做得极薄（微米级），所以元件其中BG1和BG2组成间歇振荡器，振荡频率为800KHZ，C2为固定电容，C1湿敏电容，当C1发生变化时，振荡的频率和占容比将发生变化，将这种变化通过Q1进行缓冲放大，输出和湿度相对应的电压值，送到A电路进行模数转换。3、温度测定温度是光合作用和蒸腾作用过程中的重要条件，同时是计算机光合速率和蒸腾速率的参数之一，也是在计算气孔阻抗中叶片温度（LT）和周围空气温度（CT）是重要能数。温度测定原理为：采用半导体温度二极管，利用PN结之间的电压随温度而变化特点，其温度系约为2mv/。其PN结端电压V随温度变化符

6、合关系式：V0=Vg0-（KT/q）ln(aTr/lc)Vg0为温度为0时PN结的端电压，K为波尔兹曼常数，q是电子电荷，T是绝对温度a,r.为PN常数。Ic为流过结的电流，当Ic一定时，与在-50-150时有近似线性关系。本光合仪采用直径为0.5的半球形封装的半导体温度传感器，由于封装体积很小，所以反应速度快，滞后性小，能较好的反映叶面温度和环境温度，具体实现电路如图：VoIo图 温度测定电路示意图其中为一恒流源，为100u。为缓冲放大器。通过缓冲放大，将50的温度变换为5.00的电压输出送到电路进行模数转换。 、光合有效辐射测定光合有效辐射（）是指植物吸收并参与光化学反应的太阳辐射光谱成份

7、。一般光谱范围欧美多采用400760,俄、日等用380710，ECA光合测定仪的是前者范围。该技术原理为：测定采用多层叠加滤光和光敏半导技术，即采用硅光电二极管，利用光生伏特效应将光能转化为电能，在光照照射下能在区和区之间形成光生电动势，把结连接起来，电路中就有电流流过，电流大小与光照强度成相关性。其优点是稳定性好和重现性好，动态范围宽，温湿度特性优良和几乎没有疲劳特性。硅光电二极管的短路电流与光照强度有较好的线性关系，当选择适当的滤光片对光谱进行选择，则硅光电二极管输出电流即和所选光谱的光强呈线性关系。具体电路为：+ Q1V0图 光合有效辐射测定电路示意图 D1为硅光电二极管，为电流电压转换

8、电路,将O-2742uEm-2.s-1微爱因斯坦的光强转换为0-5V输出电压，送到AD电路进行模数转换。二、 ECA光合测定仪结构原理1、工作原理ECA光合测定仪是利用先进的单片机技术对相应的CO2浓度、湿度、温度（LT、CT）和光合有效辐射（PAR）传感器信号进行采集，经数据处理计算出光合速率（Pn），蒸腾速率（Tr），水分利用效率（WUE）和气孔阻抗（SR），同时可显示打印，数据存储和计算机通讯（见图4）。光合过程 传感器信号感测 数据采集与处理CO2H2OV LT CT红外线CO2分析（CO2）湿度传感器（RH）温度传感器（LT）温度传感器（CL）光合有效辐射传感器（PAR）显 示 打印

9、 数据存贮 多路 转换开关A/D转换CPU转换通讯图4 ECA光合测定仪工作原理示意图2、系统结构（见图5）系统主要由二个部分构成，叶室（或同化箱）；其功能将被测叶片（或群体）夹（封）住，形成固定被测空间和取样，同时内装有叶片温度传感器（LT）和叶室温度传感器（CT），在叶室柄内装有湿度传感器（RH），在叶室柄上方有光合有效辐射传感器（PAR）。在测定光合作用和蒸腾作用过程中，叶室内的相对湿度变化量（0-100%）,光合有效辐射的变化量（0-2742uEem-2s-1）和叶室、叶片温度变化量（0-50），各传感器相对应的均是标准电压（0-5V）供处理中心，叶室通过叶室信号电缆和气路管与主机相连

10、，进行相应的开路或闭路测定；主机机箱内装有二氧化碳分析系统和处理中心，前者主要测定光合作用过程中CO2的浓度变化，并将CO2浓度变化量（O-1000ppm）转化为AD电路所需的标准电压讯号（0-5V）；处理中心将输入的5种模拟量（CO2、RH、PAR、CT、LT）进行多路选择、模数（A/D）转换、数据采集与滤波，计算并将测定结果显示和打印输出（或存贮并与计算机通讯）。图5 ECA光合测定系统整机结构 7 6 5 4 3 2 1 8 9 10 11 12 13 14 923 24 25 26 271电源开关：开启或关闭电源2气泵开关：开启或关闭CO2气泵3保险：电源保险4气路切换阀：调零和测量功

11、能切换5串口输出：计算机通讯线连接口6跨度：CO2测量跨度调解旋钮7充电：主机充电口8电池盒：主机电池盒9显示调解：调解显示屏明暗（选配）10调零：CO2调零旋钮11叶室接口：主机、叶室信号线接口12进气：CO2进气口13碱石灰：碱石灰更换口14出气：CO2出气口15删除键：删除界面操作返回上级菜单16切换建：数字与字母切换功能17流量计：气路气体流量显示18显示屏19还原键：重新开始启动主机20关机键：关闭程序21开机键：开启程序22确认键：确认界面操作，进入下一菜单23气嘴：与主机气路接口 信号线接口：与主机信号线接口24压柄：下压关闭叶室25扳机：叶室开启结构26叶室27光量子：测量光合

12、有效辐射叶 室前 面 板后 面 板17 18 19 20 21 22 15 16 116111111 16116三、 ECA光合测定仪的性能及用途ECA光合测定仪主要用于农作物、果蔬、牧草等植物以光合为主的多种生理指标和生态因子的测定，该仪器具有以下特点：a) 特殊配置：选用先进的单片机对测定过程中各路变化的信号进行自动采集和处理，配置全点阵液晶宽屏显示器，中英文菜单，可实现多信息的菜单式显示和光标引导下的简便操作，结果数据存储并与计算机通讯。可配置微型打印机即时将测定过程及最终结果以4种可选择的方式打印出来。b) 使用方便：体积小，重量轻，可随身携带，单人操作，任意移动，气路和电路连接明确，

13、操作方式及测定、计算结果以不同层次的菜单显示出来，可在光标引指下进行菜单界面参数输入、信息分析和结果输出的操作，叶室为自动弹启和锁紧方式，测定时装卸叶片十分方便。c) 性能优良：所用的传感器为最新研制的产品，AD转换精度高，测量的稳定性、精度、重视性和时间响应同于和优于国外同类先进仪器；可在开路或闭路，单叶或群体的任意选择状态下，同时测定光合速率（PH）、蒸腾速率（TR）、气口导度（SR）和水分利用效率（WUE），以及二氧化碳浓度（CO2）、相对湿度（RH）、光合有效辐射（PAR）和温度（T）等项指标。d) 适用广泛：配有不同类型的叶室、能广泛用于大田作物、果树、蔬菜、森木、牧草等多种植物不同

14、形状叶片的测定。配有标准化免维护电池，可进行交、直流两种方式供电，野外、室内均可使用。还可以根据用户的需要，设计和制做特用的同化箱和呼吸反应器，测定群体光合作用和土壤、种子、昆虫等呼吸作用。e) 技术参数：测定项目测定量程精度CO20-1000PPm3PPmRH0-100%3%T0-500.2%PAR0-2742umolm-2S-15umolm-2S-1主机外形体积为：340255120（mm）;四、 ECA光合测定系统操作说明1启动与调解11接通电源 在启动之前连接好气路和电路。气路连接见图6。闭路测量叶室出气口接主机进气口，叶室进气口接主机出气口；开路测量叶室出气口接主机进气口，其它不连接

15、。叶室主机叶室主机闭路 开路 图6 气路连接图111 将随机配套的6V电池装入电池盒内，打开主机电源开关. 11. 2 充电 每节电池可以连续工作6小时左右。当电压不足时，需及时充电。ECA光合测定仪主机所配备电源是由GP0108充电器经对其结构和功能改进后作为ECA主机充电电源。在电源上有两个充电插孔，一般情况应只充一块电池，特殊情况可充两块电池充电方式分常规电和快速充电。常规充电：先接电池后接通220V电源，电源指示灯亮，电池指示灯闪烁，常亮充满。快速充电：先接通220V电源，指示灯亮，再接入电池。电池维护：电池使用前或长时间不用时都需要充电，仪器使用完毕后电池应及时充电，带电保存，长时间

16、不使用时一个月充电一次，每三个月电池放电到无电、再充满一次。 .主机操作ECA-光合测定仪北京益康农科技发展有限公司21启动 打开主机后面板的电源开关、气泵开关；打开前面板的开关ON；屏幕如图显示（中英文交换下显示）， 5秒钟自动进入下一级菜单。 操作系统选择 Operation system 1 中文 2 English 按数字键选择中文或英文菜单，本机 默认为中文菜单，5秒钟后将自动进 入下一级菜单。是否删除保存的旧数据（Y/N）YES（ENT） NO（ESC） 是否保存以前的旧测量数据，如果保存按ESC键，如果不保存按ENT键，进入下一级菜单。主菜单1 用户设置 3测量状态2模式选择 4

17、结果输出按数字键选择所需操作功能。主菜单有四个子菜单：1为用户信息设置，包括时间、日期、用户名、样品号码；2为测量方式选择，包括单叶开路、单叶闭路、群体开路、群体闭路；3为测量状态的即时反映；4为测量结果数据的处理方式选择，用户设置1日期*年*月*日 2时间*时*分*秒 3用户名称* 4起始样号* 下一步（ENT） 返回（ESC）包括浏览、通讯等。按数字键确定各项选择并输入有关内容。1、以更改日期为2005-02 - 15为例：按键1 ，依次输入2-0-0-5-0-2-1-5 ； 2、以更改时间09点15分为例：按键2，依次输入0-9-1-5-0-0；3、按键3，按shift键可进行字母与数字

18、的切换，根据需要自行设计输入，如键入a-b-1-2便为ab12，（数字必须输满屏幕定义的位数，无数的用0补，如此项为四位；以后操作相同）4、按键4，依次输入设定的数字键，如0-0-1便为001号，数字必须三位；5、按ENT键进入下一级菜单，按ESC键返回上一级菜单（以后此两键操作同此）根据需求选择测量 模式。模式选择1单叶闭路 3群体闭路2单叶开路 4群体开路 下一步（ENT） 返回（ESC）模式选择为测量方式的选择，根据需要选择相应的数字键将进入下一级菜单，本机默认的模式为1单叶闭路，如果认可，直接按ENT进入下一级菜单。按2键进入操作，按3键进入操作，按4键进入操作。单叶闭路1系统容积xx

19、xxxxL2间隔时间xxxxxx S3测量面积xxxxxx cm2下一步（ENT） 返回（ESC） 此界面的操作为几个系数的确定，1、系统容积为测量系统的空气容积，包括叶室、气管及内部测量系统的容积，在使用本机配置的标准叶室时，系统容积为0.25L，为本机默认值；2、间隔时间为系统内部自动采集时的间隔时间，一般C3作物设3秒， C4作物设2秒，也可根据具体情况自行设定；3、测定面积为作物叶子在叶室夹紧后见光部分的面积，本机的标准叶室的透光口的面积为11cm2,叶子夹满透光口的可默认此值，未夹满的测量实际值输入时间：xx:xx:xx 0 样品号：xxx 测定状态CO2 = PPM TC = RH

20、 = % TL = PAR = umolm-2S-1下一步（ENT） 返回（ESC）此界面反映当前各项指标的实时状态值。18.1把仪器后面板上的切换阀旋到“调零”状态，看屏幕测量状态时显示的CO2浓度值，大于0时用手轻轻逆时针（面对后面板）旋转调零旋钮到001，为0时用手轻轻顺时针旋转调零旋钮到001，然后把切换阀旋地“测量”状态。每次重新开机都需调零。时间：xx:xx:xx 样品号：xxx 测定状态CO2 = PPM TC = RH = % TL = PAR = umolm-2S-1下一步（ENT） 返回（ESC）01218.2测量：1、打开叶室，手柄轻轻摆动，CO2 浓度稳定后准备下一步操

21、作。2、夹紧叶片，把透光口对准阳光（屏幕上PAR值最大），CO2值平稳下降时按ENT键进行采集。3、屏幕上部第一行中间的采集时间显示0开始自动走秒1、2、3一直到采集完毕自动进入下一级菜单。确认与修改1. 叶面积：xxxxxx cm22. 样品名称： xxxxxxxx确认（ENT） 返回（ESC）此界面为本次测量的叶面积数和样品名称，如果是原来设定值，直接按ENT键进入下一级菜单，如果需重新输入按照前面的方法输入后按ENT键进入下一级菜单。 显示结果1光合速率： 2蒸腾效率 3水分效率： 4气孔导度确认（ENT） 返回（ESC） 此界面是测量结果显示，按ENT键此次数据存储于机内，按ESC键，

22、数据取消。菜单进入操作，依次重复可进行多个样品的测量。 结果输出1浏览2打印3通讯 返回（ESC）此界面是测量结果的输出方式，按1键进入浏览界面（操作11-1）；按2键进入打印界面（操作11-2）；按3键进入通讯界面（操作11-3）浏览1标准差及平均值2单一样品指标 样品号： xxx 下一步（ENT） 返回（ESC）11-1键 1、该项为当前测量样品的结果浏览，按键可浏览上一个或下一个样品号；键2、该项为某一测量样品的结果浏览，输入样品号便可，界面如下图；浏览时间：xx:xx:xx 样品号：xxx样品名：xxxx CO2 RH TC TL PAR返回（ESC）浏览时间：xx:xx:xx 样品号

23、：xxx样品名：xxxx Pn Tr We Sr返回（ESC）打印1全部打印2.部分打印(起始样号：XXX终止样号：XXX)确认（ENT） 返回（ESC）此操作需另配串口打印机，1键是把机内存储的数据全部打印；2键是选择部分样品打印，输入相应的起始、终止号便可，如003005可打印003、004、005号的测量数据。通讯是否确认通讯？（Y/N） YES（ENT） NO（ESC）此操作需用通讯线连接好主机与计算机后，打开通讯软件，进行操作单叶开路1空气流量 ： 0001.00L/H 2测定面积： xxxxxx c m2 下一步（ENT） 返回（ESC）单叶开路1、数据的输入与前面的操作相同，本机

24、默认的流量为1.0时间：xx:xx:xx 空气 样品号：xxx 测定状态CO2 = PPM TC = RH = % TL = PAR = umolm-2S-1下一步（ENT） 返回（ESC）2、此界面为空气参比数值的确定，此操作不夹叶片时间：xx:xx:xx 叶片 样品号：xxx 测定状态CO2 = PPM TC = RH = % TL = PAR = umolm-2S-1下一步（ENT） 返回（ESC）3、此界面为夹叶片后的测量数值显示，当CO2浓度平稳下降时按ENT键进入采集状态。以后的操作同前面操作。群体闭路1系统容积 ： xxxxxxL 2间隔时间： xxxxxx S 3.测定面积：

25、xxxxxx m2 下一步（ENT） 返回（ESC）群体闭路此操作需主机与同化箱连接好后操作，方法与单叶闭路相同。群体开路1空气流量 ： 0001.00L/H 2测定面积： xxxxxx m2 下一步（ENT） 返回（ESC）群体开路此操作需主机与同化箱连接好后操作，方法与单叶开路相同。复原键 测量设置有误或想重新设置可按RESET键，仪器将从主菜单开始重新显示。关机测量结束后，短时间关机按前面板上的OFF键，长时间关机要关掉后面板上的电源开关。五、仪器的维护和故障修理（一）仪器的日常维护及注意事项1、 仪器测量时当低电压蜂鸣器报警时，表明电池电能已不足，应该及时关机，给电池存足电以后再用，过

26、放电极易造成电池损坏，这一点使用时要特别注意。2、 仪器不用时，应将样气进出口和零气进出口用橡胶管短接上，形成闭环，以防止灰尘污染气室和减少碱石灰消耗。并将仪器存放在防潮、防晒处。3、 仪器应避免安放在振动较大的环境中，携带现场使用过程中应避免强烈磕碰和跌撞，测量过程中应避免阳光长时间直射。4、 长时间不用时，每三个月电池深放电一次（直到蜂鸣报警），再充满电放置，以免损坏电池。一、 仪器故障现 象故 障 原 因排 除 方 法开机屏幕无显示单片机无复位按复位键（Rest）保险损坏换保险线路损坏及时与经销商或制造商联系，更换或检修主机内线路板显示值不变、调零不起作用仪器内线路板及时与经销商或制造商

27、联系，更换或检修主机内线路板测量时数值偏大或偏小气室或气路漏气检查叶室、气路管屏幕测量数值不变或不显示信号线短接检查或更换信号线仪器低电压蜂鸣器长时间报警电池电能不足给电池充电回零滞后碱石灰失效可在当地化学试剂商店购买或与制造商联系（二）仪器运输和保管1、 仪器运输时要防雨淋、防爆晒、防强烈冲击。2、 仪器应放在阴凉处及湿度小于85%R.H的室内。空气内无腐蚀气体。（三） 制造厂保证 在用户遵守保管和使用规则的情况下，以制造厂发货给用户之日起，十四个月内产品因质量不良而发生损坏或不能正常工作，制造厂将无偿地为用户修理或更换产品零部件。附 1 各种光强和光合单位的换算一、同类光源单位间的换算1）

28、 照度单位l lx=l lumen m-21 ft-c(candle)=l lumen ft-2 1 ft-c=10.7639 lx 2) 辐射照度单位 l ly(Langley)min-1=l cal cm-2min-1l W(watt)m-2=l J(joule)m-2s-1=10-3 rge cm-2s-1 =1.43310-3 cal cm-2min-1l BTU(British thermal unit)ft-2h-1=4.52110-3 cal cm-2min-1 3) 光量子辐射密度单位l Ue(microeinstein)m-2sec-1=6.021017 Quanta m-2

29、sec-1 =6.021017 photons m-2sec-1二、 不同光源单位间的换算1） 太阳光10万lx0.57cal cm-2min-1l mEm-2sec-10.31 cal cm-2min-12) 太阳灯 10万lx0.51cal cm-2min-1 l mEm-2sec-10.31 cal cm-2min-13） 氙气灯 10万lx0.51cal cm-2min-1 l mEm-2sec-10.31 cal cm-2min-1 4） 白炽灯 10万lx0.580.60 cal cm-2min-1 l mEm-2sec-10.29 cal cm-2min-15) 白色萤光灯 10

30、万lx0.420.44 cal cm-2min-1 l mEm-2sec-10.32 cal cm-2min-1三、光合速率与蒸腾速率 l ngCO2dm-2h-1=0.6313 u molCO2m-2s-1l umolCO2m-2s-1=1.584 mgCO2dm-2h-1l ngH2Odm-2h-1=1.5432 unol H2Om-2s-1l unalH2 m-2s-1=0.6480 H2Omgdm-2h-1用户朋友 您好 欢迎使用北京益康农科技发展有限公司的ECA系列产品，我们将以先进的技术、优质的产品、热情的服务为您的工作提供帮助。 业务电话：010-62128605 81120508 传 真：010-62162108 技术咨询：0311-83633790 请将下表寄回公司，便于我们及时与您联系。- 产品维修档案登记表用户单位名称：用户单位地址 邮编联系人 电话 手机 传真产品名称：产品型号：_购买时期：购买途径：