專利名稱：光環(huán)境智能變送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光環(huán)境感測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光環(huán)境智能變送裝置。
背景技術(shù)：
光是植物生理、生態(tài)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個重要環(huán)境因素。人類在利用自然光源和發(fā)明人工光源的實踐中，需要對光環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確度量，具體包括用于建筑照明、禽舍照明、 設(shè)施生產(chǎn)的與人眼光譜光視效率有關(guān)的光照度(光照強度，單位Lux)；作物植物光合作用過程中光合效率或干物質(zhì)生產(chǎn)效率基礎(chǔ)的光合有效輻射(單位=Umor2iT1)；農(nóng)業(yè)氣象中檢測反映輻射源輻射量綱的全輻射(單位W/m2)。當(dāng)前光環(huán)境感測大都采用適當(dāng)濾光片的硒光電池、硅光電池或者熱電堆，使之符合要求的光譜響應(yīng)特性，進(jìn)而測量所需的數(shù)值，市面上采用該方案成熟產(chǎn)品較多，如Li-cor 的Li-190SA，Li-200SA等、Apogee的SP-110、EKO儀器的MS系列等都基于以上原理，具有較好的測量準(zhǔn)確度，但光電元件都有老化和疲勞等弊病，熱電堆相對穩(wěn)定。相關(guān)傳感器都需要定時校對，采用進(jìn)口產(chǎn)品送廠校驗很不方便；部分研究集中于以上三個參數(shù)之間關(guān)系，通過實驗數(shù)據(jù)計算出相關(guān)轉(zhuǎn)換系數(shù)，通過測量一個參數(shù)而計算出另外的參數(shù)，但由于光環(huán)境復(fù)雜，影響因素眾多，此類方法在限定條件下能夠取得較好效果，但適應(yīng)性、可靠性不強。由上可見國內(nèi)缺少相關(guān)成熟全套光環(huán)境監(jiān)測產(chǎn)品，產(chǎn)品輸出信號很多不是標(biāo)準(zhǔn)， 部分輸出微電壓信號必須經(jīng)過嚴(yán)格轉(zhuǎn)換才能連接采集器或變送器。因此需要開發(fā)能夠靈活測量光環(huán)境，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號的光環(huán)境智能變送裝置。

實用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實用新型要解決的技術(shù)問題是如何準(zhǔn)確地測量變送光環(huán)境參數(shù)。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種光環(huán)境智能變送裝置，所述裝置包括上蓋、光傳感器、信號處理模塊和變送模塊，所述上蓋設(shè)有通光孔，所述光傳感器設(shè)于與所述通光孔相對處，所述轉(zhuǎn)換模塊與所述光傳感器連接，所述變送模塊與所述轉(zhuǎn)換模塊連接，所述通光孔設(shè)有余弦校正片。優(yōu)選地，所述通光孔還設(shè)有濾光片。優(yōu)選地，所述光傳感器為光合有效輻射傳感器、全輻射傳感器和光照度傳感器中的至少一種。優(yōu)選地，所述裝置還包括底座，所述底座和上蓋之間為可拆式連接。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換模塊和變送模塊均設(shè)于電路板上，所述電路板設(shè)于所述底座和上蓋之間。優(yōu)選地，所述光傳感器通過插槽與所述變送模塊連接，所述插槽焊接于所述電路板上。[0014]優(yōu)選地，所述電路板通過螺母和墊片與所述上蓋連接。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換模塊包括相互連接的信號處理子模塊和微處理器，所述信號處理子模塊與所述光傳感器連接，所述微處理器與所述光傳感器連接。優(yōu)選地，所述底座上設(shè)有至少兩個穿孔。優(yōu)選地，所述上蓋設(shè)有通孔。(三)有益效果本實用新型通過將光傳感器設(shè)于與所述通光孔相對處，并在所述通光孔設(shè)有余弦校正片，使得本實用新型的裝置能夠準(zhǔn)確地測量光環(huán)境參數(shù)。

圖1是按照本實用新型一種實施方式的光環(huán)境智能變送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的光環(huán)境智能變送裝置的外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1所示的光環(huán)境智能變送裝置的電路板的具體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1所示的光環(huán)境智能變送裝置所獲取的響應(yīng)曲線。其中，1 底座；2 上蓋；3 電路板；4 光傳感器；5 濾光片；6 余弦校正片；7 通光孔；8 墊片；9 通孔；10 螺母；11 信號處理子模塊；12 電源模塊；13 連接孔；14 輸出端；15 微處理器；16 變送模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。參照圖1和圖2，本實施方式的裝置包括上蓋2、光傳感器4、轉(zhuǎn)換模塊和變送模塊，所述上蓋2設(shè)有通光孔7，所述光傳感器4設(shè)于與所述通光孔7相對處，用于檢測光環(huán)境參數(shù)，所述光環(huán)境參數(shù)包括光合有效輻射、全輻射和光照度中的至少一種，所述轉(zhuǎn)換模塊與所述光傳感器連接，所述變送模塊與所述轉(zhuǎn)換模塊連接，所述通光孔7設(shè)有余弦校正片6，所述通光孔7還設(shè)有濾光片5，本實施方式中，余弦校正片6與濾光片5通過防水膠粘在上蓋2的通光孔7中，以形成測光通道，其相互距離固定，在一致性方面得以保證。當(dāng)檢測全輻射或光照度時，不需要安裝濾光片5 (不需要安裝時，可將所述濾光片5取下)，直接測量300-1100nm光源，而測量光合有效輻射是濾光片5將光源中波長大于700nm和小于400nm的光波濾去，方便對波長在400-700nm之間用于光合作用的光量子測量。光電器件4根據(jù)用戶的需求可以選擇；本實施方式中，余弦校正片6采用乳白色的塑料，其校正當(dāng)光入射角大于80°時，誤差小于10%，入射角在60°以內(nèi)時，誤差低于3%。使用者針對室外、溫室內(nèi)、禽舍等光環(huán)境監(jiān)測需求，可選擇光傳感器，優(yōu)選地，所述光傳感器為4光合有效輻射傳感器、全輻射傳感器和光照度傳感器中的至少一種，本實施方式中，全輻射傳感器為 TSL230、光合有效輻射傳感器為硅光電池、且光照度傳感器為ISL29013 ；所述裝置還包括底座1，所述底座1和上蓋2之間為可拆式連接，本實施方式中，優(yōu)選地，所述底座1和上蓋 2均為鋁制外殼，且通過螺紋可拆式連接。參照圖3，優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換模塊和變送模塊16均設(shè)于電路板3上，所述電路板3 設(shè)于所述底座1和上蓋2之間，所述轉(zhuǎn)換模塊包括相互連接的信號處理子模塊11和微處理器15，所述信號處理子模塊11與所述光傳感器4連接，所述微處理器15與所述光傳感器4連接，本實施方式中，所述微處理器15為C8051F330，且內(nèi)部集成了全量程校準(zhǔn)表、參數(shù)轉(zhuǎn)換系數(shù)，通過所述微處理器15對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行校對，以提高準(zhǔn)確度。電源模塊12采用 LM2576轉(zhuǎn)換9-MV的輸入電壓為整個裝置供電。為方便根據(jù)需要進(jìn)行選擇，優(yōu)選地，所述光傳感器4通過插槽與所述變送模塊16 連接，所述插槽焊接于所述電路板3上。為避免電路板3上的器件與金屬接觸影響測量結(jié)果，優(yōu)選地，所述電路板3通過螺母10和墊片8與所述上蓋2連接，所述螺母10穿過連接孔13，本實施方式中，所述連接孔 13具有三個。為方便在測量現(xiàn)場固定，優(yōu)選地，所述底座1上設(shè)有至少兩個穿孔，本實施方式中，所述穿孔具有三個。為方便將最終變送結(jié)果輸出至外界設(shè)備，優(yōu)選地，所述上蓋2設(shè)有通孔9，與外界設(shè)備連接的線纜通過所述通孔與所述電路板的輸出端連接，所述線纜與通孔9之間通過 704膠水封裝。優(yōu)選地，所述裝置還包括電源模塊12，設(shè)于所述電路板3上，分別為所述光傳感器、信號處理模塊和變送模塊供電，本實施方式中，所述電源模塊采用LM2576，轉(zhuǎn)換9-MV 的輸入電壓。本實施方式的裝置的工作原理為所述光傳感器4中的全輻射傳感器(TSL230)獲得的頻率輸出波形通過所述信號處理子模塊11進(jìn)行整形，并發(fā)送至所述微處理器15 ；所述光傳感器4中光合有效輻射傳感器(硅光電池)獲得的微電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并發(fā)送至所述微處理器15 ；所述光傳感器中全輻射傳感器(ISI^90i;3)獲得的信號直接發(fā)送至所述微處理器15。所述微處理器15(C8051F330)采集信號進(jìn)行校對和D/A轉(zhuǎn)換，將處理結(jié)果發(fā)送至所述變送模塊16，參照圖4，所述變送模塊16接收到所述處理結(jié)果進(jìn)行處理，并通過輸出端14將4-20Ma或組網(wǎng)信號(最終處理結(jié)果)發(fā)送至外界設(shè)備(將最終處理結(jié)果送至外界設(shè)備時，可通過輸出端14，還可通過設(shè)置485電路，將最終處理結(jié)果通過485電路發(fā)送至外界設(shè)備，485電路可與所述輸出端共用一條線纜與外界設(shè)備連接)。以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實用新型的范疇，本實用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種光環(huán)境智能變送裝置，其特征在于，所述裝置包括上蓋、光傳感器、信號處理模塊和變送模塊，所述上蓋設(shè)有通光孔，所述光傳感器設(shè)于與所述通光孔相對處，所述轉(zhuǎn)換模塊與所述光傳感器連接，所述變送模塊與所述轉(zhuǎn)換模塊連接，所述通光孔設(shè)有余弦校正片。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述通光孔還設(shè)有濾光片。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器為光合有效輻射傳感器、 全輻射傳感器和光照度傳感器中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括底座，所述底座和上蓋之間為可拆式連接。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換模塊和變送模塊均設(shè)于電路板上， 所述電路板設(shè)于所述底座和上蓋之間。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述光傳感器通過插槽與所述變送模塊連接，所述插槽焊接于所述電路板上。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述電路板通過螺母和墊片與所述上蓋連接。
8.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換模塊包括相互連接的信號處理子模塊和微處理器，所述信號處理子模塊與所述光傳感器連接，所述微處理器與所述光傳感器連接。
9.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述底座上設(shè)有至少兩個穿孔。
10.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述上蓋設(shè)有通孔。
專利摘要本實用新型公開了一種光環(huán)境智能變送裝置，涉及光環(huán)境感測技術(shù)領(lǐng)域，所述裝置包括上蓋、光傳感器、信號處理模塊和變送模塊，所述上蓋設(shè)有通光孔，所述光傳感器設(shè)于與所述通光孔相對處，所述轉(zhuǎn)換模塊與所述光傳感器連接，所述變送模塊與所述轉(zhuǎn)換模塊連接，所述通光孔設(shè)有余弦校正片。本實用新型通過將光傳感器設(shè)于與所述通光孔相對處，并在所述通光孔設(shè)有余弦校正片，使得本實用新型的裝置能夠準(zhǔn)確地測量光環(huán)境參數(shù)。
文檔編號G01J1/42GK202188904SQ201120292499
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者吳文彪, 張馨, 田洪武, 邢振, 鄭文剛, 郭瑞, 鮑鋒 申請人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心