LED激发光源叶绿素荧光参数在线检测方法的研究

本课题研究一种基于MINIPAM荧光仪调制脉冲式荧光检测技术的LED辐照叶绿素荧光参数的实时检测方法。该方法利用可编程电源为LED列阵提供恒流输出驱动，利用LED列阵作为激发叶绿素产生荧光的光化光,利用MINIPAM荧光仪对植物光系统II的稳态荧光Fs、光适应下最大荧光Fm'进行检测，并结合系统传感器对环境温度、CO2浓度、空气湿度，光合有效辐射PAR等植物环境因子的测量，综合分析环境因素对实际量子效率、实际电子传递速率等参数的影响。MINIPAM荧光仪通过串口与上位机通信，并利用DELPHI7语言编制的监控软件对植物光适应下的荧光参数进行实时在线监控。初步实验结果表明，与传统的试验方法相比该方法具有精度高、检测速度快及应用范围广等优点，是一种具有广泛应用前景的光合能力实时测量方法。

本课题研究了一种基于植物叶绿素光系统II荧光参数与光合作用的相关性原理的LED辐照叶绿素荧光参数检测方法，并设计了相应的监控系统。该系统以单片机为核心设计的可编程恒流源为LED激发光源列阵提供恒流输出驱动，采用MINIPAM对植物光系统II的相关荧光参数进行检测，并通过串口与上位机进行通信。上位机可通过DELPHI语言编制的窗口程序对采集到的数据进行分析与存储处理，并能通过RS-232对可编程电源实现电流输出控制。实验表明，较传统的试验方法该系统具有高精度、应用范围广和方便实用等优点，是一种具有广泛应用前景的实用化光合能力测量与控制仪器。. 主要研究成果有：. 1. 在对LED的特性分析基础之上，选择合适的LED类型，研究单颗LED的光学特性，通过TracePRO光学仿真软件确定阵列方式，并对LED的组合方式进行设计，分析了光质、光照强度和光照均匀性，研究出适合的LED激发光源。. 2. 利用串口通信方式实现上位机与下位机的数据通信，包括硬件电路设计、通信协议的制定以及通信软件的实现。. 3. 利用Delphi 7.0开发检测系统的专用软件，软件主要功能有：一是荧光参数的设定与数据采集；二是利用荧光参数并通过可编程电流源实现对光源的有效控制，使植物的光合作用达到预期的效果；三是对历史数据进行多种形式的统计分析和报表输出。. 4. 结合在线检测系统，并针对温度、光强、盐分、水分等环境胁迫进行了实验，通过对叶绿素荧光参数分析，可以对植物进行早期胁迫矫正，监控植物的健康生长。系统也已经实现对植物主要环境因子的检测，通过控制实现环境因子的最佳范围。