葉菜室內植物工廠的光照強度如何測量
作者: 時間: 2025-07-24
在葉菜室內植物工廠中，光照強度的精準測量是優化光合效率、提升產量和節能降耗的核心環節。以下是系統化的測量方法及技術要點，結合植物生理需求與工業實踐：
一、測量原理與基礎
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：光合光子通量密度（PPFD，單位μmol/m²/s），表示400–700nm波段內光合有效輻射（PAR）的光子數量，更直接反映植物光合效率。
測量原理
光電效應：光電池或光電二極管將光信號轉換為電流，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（如植物光照分析儀）。
二、測量方法與工具
1.常規照度計
適用場景：快速檢測環境照度，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。
讀取電流表數值（需乘以量程系數），單位Lux。
局限：僅反映可見光強度，未區分光譜波段，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）、葉綠素加權輻照度等參數。
代表設備：
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。
優勢：數據精準，支持定制化參數（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、測量操作規范
布點策略
多層架均勻性檢測：每層設置3–5個測點（中心與邊緣），計算照度均勻率（≥0.7為優）。
動態監測：傳感器網絡實時采集數據（20毫秒/次），聯動環境控制系統自動調節補光。
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、數據分析與應用
參數解讀
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，可通過光譜儀調整LED配光。
光飽和點識別：多數葉菜在PPFD 300–500μmol/m²/s時光合速率達峰值，超量則能效比下降。
優化決策
補光策略：分時調控（利用夜間低谷電價），結合CO?濃度（800–1000ppm）提升光能利用率。
設備升級：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
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：光合光子通量密度（PPFD，單位μmol/m²/s），表示400–700nm波段內光合有效輻射（PAR）的光子數量，更直接反映植物光合效率。
測量原理
光電效應：光電池或光電二極管將光信號轉換為電流，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（如植物光照分析儀）。
二、測量方法與工具
1.常規照度計
適用場景：快速檢測環境照度，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。
讀取電流表數值（需乘以量程系數），單位Lux。
局限：僅反映可見光強度，未區分光譜波段，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）、葉綠素加權輻照度等參數。
代表設備：
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。
優勢：數據精準，支持定制化參數（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、測量操作規范
布點策略
多層架均勻性檢測：每層設置3–5個測點（中心與邊緣），計算照度均勻率（≥0.7為優）。
動態監測：傳感器網絡實時采集數據（20毫秒/次），聯動環境控制系統自動調節補光。
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、數據分析與應用
參數解讀
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，可通過光譜儀調整LED配光。
光飽和點識別：多數葉菜在PPFD 300–500μmol/m²/s時光合速率達峰值，超量則能效比下降。
優化決策
補光策略：分時調控（利用夜間低谷電價），結合CO?濃度（800–1000ppm）提升光能利用率。
設備升級：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