Устройство для измерения интенсивности фотосинтеза растений в герметичной камере Советский патент 1979 года по МПК A01G7/00 

Изобретение относится к измерительной технике, применяемой при исследованиях по физиологии растений для определения интенсивности фотосинтеза растений. Оно может найти применение также в растениеводстве. Известны измерительные устройства, которые интенсивность фотосинтеза в герметичной камере измеряют по скорости уменьшения концентрации углекислого газа за счет ассимиляции СО.2 растениями 1. Известно также устройство для измерения интенсивности фотосинтеза растений, включающее газоанализатор, соединенный с камерой трубопроводами, электронный потенциометр с задатчиком, регистратор и механизм дискретной подачи COz в камеру 2. Скорость фотосинтеза в таких системах измеряется по средней скорости падения концентрации СОг за промежуток времени Д t, т. е. определяется величина-tga А СОг/А t, где ,d СОа - падение концентрации углекислого газа в системе за время Д t. Отсчитываемая величина Д СОа в системе поддерживается постоянной с помощью удлиненного контакта, установленного на корпусе электронного потенциометра, показывающего текущее значение концентрации СОг в систе.ме, а время, за которое концентрация СОг уменьшится на это значение ДСО.г, измеряется печатающим хронографом. Однако известное устройство не позволяет регистрировать непрерывно величину интенсивности фотосинтеза растений в замкнутой системе. Кроме того, уменьщение величины СОа вызывает резкое увеличение ошибок в определении инстенсивности фотосинтеза за время Д t при неизменной точности отсчета Д СОг и &i. Целью изобретения является уменьшение потерь информации и повышение точности текущих значений интенсивности фотосинтеза в широком диапазоне концентраций СО. Цель достигается тем, что между выходом газоанализатора и входом регистратора последовательно установлены согласующий усилитель, частотный фильтр и аналоговое дифференцирующее звено. При этом выход аналогового дифференцирующего звена соединен се входом регистратора устройства через контакты управляющего реле, обмотка которого соединена с выходом механизма дискретной подачи СОг, а ко входу согласующего усилителя подключен выход потенциометра смещения, движок которого механически связан с задатчиком электронного потенциометра. При таком соединении из сигнала изменения концентрации СОг вычитается больщая постоянная составляющая, пропорциональная положению задатчика концентрации СОг на электронном потенциометре, и появляется возможность усиления и фильтрации от гюмех сигнала фотосинтеза в широком диапазоне концентрации СО& в -камере. На чертеже показана функциональная схема предложенного устройства. Пневматический выход механизма 1 дискретной подачи СОа соединен с вегетационной ка.мерой 2 с растениями, подключенной через газовую магистраль к газоанализатору СОг 3. Выход газоанализатора подсоединен к электронному потенциометру с задачиком 4, выход которого соединен со входом механизма 1. Блоки 1-4 составляют установку с автоматической подачей СО. ёыход газоанализатора СОа 3 соединен также с одни.м входом согласующего усилителя 5, другой вход которого соединен с потенциометром смещения 6. Движок потенциометра смещения механически соединен с задатчиком электронного потенциометра. Выход согласующего усилителя 5 соединен со входом частотного фильтра 7, а выход последнего - с аналоговым дифференцирующим звеном 8. Выход звена 8 через контакты управляющего реле 9 соединен с регистратором 10. Обмотка управляющего реле 9 соединена с выходом механизма 1. Устройство работает следуюндим образом. После подачи с помощью механизма 1 дозы углекислого газа в вегетационную камеру 2 концентрация СОг в последней возрастает до заданного значения. В результате фотосинтеза растений концентрация СОг в вегетационной камере начинает уменьц аться. Текущее значение концентрации измеряется газоанализатором СОг 3, причем выходной сигнал его подается на электронный потенциометр 4 и параллельно - на вход согласующего усилителя 5. На второй вход согласующего усилителя 5 подается с помощью потенциометра смещения 6 отрицательное напряжение смещения, пропорциональное значению исходной концентрации СОг в вегетационной камере 2, т. е. положению задатчика электронного потенциометра. Сигнал на выходе согласующего усилителя 5 в среднем пропорционален (с больщим коэффициентом усиления) разности текущего и исходного значения концентрации СОа в вегетационной камере 2. Однако этот сигнал содержит также и высокочастотные помехи, обусловленные как колебаниями давления и температуры газа в вегетационной камере 2 и кюветах газоанализатора 3, так и кратковременными колебаниями в электроцепях питания при включении и выключении электроустройств и оборудования. Частотный фильтр 7 подавляет эти помехи, которые в противном случае усиливались бы При дифференцировании, в результате на выходе аналогового дифференцирующего звена 8 получают сигнал, пропорциона)1ьный первой производной от концентрации СОг в вегетационной ка.мере 2 по времени, т. е. интенсивности фотосинтеза. В период между подачей доз COz механизмом 1 в вегетационную камеру 2,контакты управляющего реле 9 остаются замкнутыми, и сигнал с выхода аналогового дифференцирующего звена 8 проходит через них на регистратор 10. Когда концентрация СОг в вегетационной камере 2 достигает исходного значения, контакт на каретке электронного потенциометра 4 замыкается с контактом задатчика исходного значения СОг, и механизм 1 подает в вегетационную камеру 2 очередную дозу углекислого газа. Изменение величины доз в устройстве практически не влияет на показания интенсивности фотосинтеза. В момент начала подачи дозы СОг с выхода механизма 1 поступает электрический сигнал на запуск управляющего реле 9 которое размыкает контакты на время выдержки. Время выдержки принимается равным времени переходного процесса частотного фильтра, которое зависит от реализации фильтра и обычно превышает вре.мя подачидозы СОг в вегетационную камеру 2 и время выравнивания концентрации СОг по объему камеры (при принудительном перемещении). Механизм подачи СОг является дискретным дозатором, включаемым по сигналу замыкания контактов на каретке и стрелке задатчика исходного значения концентрации СОг в электронном потенциометре 4. Использование поедложенного устройства позволяет измерять текущее значение интенсивности фотосинтеза растений в закрытых системах, увеличивает чувствительность и точность газометрического метода исследования фотосинтеза растений, позволяет изучать быстрые переходные процессы фотосинтеза растений, что необходимо для многих научных исследований. Формула изобретения Устройство для измерения интенсивности фотосинтеза растений в герметичной камере, включающее газоанализатор, соединенный с камерой трубопроводами, электронный потенциометр с задатчиком, регистратор и механизм дискретной подачи СОд в камеру, отличающееся 7ем, что, с целью уменьшения потерь информации и повышения точности измерения текущих значений интенсивности фотосинтеза в щироком диапазоне концентраций СОг,между выходом raaoanavTHsaTopa и входом регистратора последовательно установлены согласующий усилитель, частотный фильтр и аналоговое дифференцирующее звено, при этом выход аналогового дифференцирующего звена соединен со входом регистратора через контакты управляющего реле, обмотка которого соединена с выходом механизма дискретной подачи COj, а ко входу согласующего усилителя подключен

выход потенциометра смещения, движок которого механически связан с задатчиком электронного потенциометра.

Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе

1. Вознесенский В. Л. и др. Методы исследования фотосинтеза и дыхания растений. М-Л., «Наука, 1965, с. 306.

2. Авторское свидетельство N° 235493, кл. А 01 G 7/00, 1967.

1,

Выходной сигнал 4

Напр гнение смещения