SU1521380A1 - Способ регулировани кислорода в фитокамере и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству и служит дл  регулировани  кислорода в фитокамере и измерени  фотосинтетического кислородного газообмена растений. Цель изобретени  - повышение точности регулировани  кислорода в объеме фитокамеры. Регулируемым параметром  вл етс  обобщенна  концентраци  кислорода в герметичной фитокамере 1, определ ема  исход  из балансового соотношени  дл  3- компонентной газовой смеси, на основании данных о текущих измеренных значени х объема, давлени , температуры и концентрации при условии сохранени  в процессе регулировани  на посто нном первоначально заданном уровне количества нейтрального компонента регулируемой газовой смеси- азота. По тем же данным определ ют и фотосинтетический кислородный газообмен растений. Устройство содержит датчики 2 и 3 температуры и давлени  и углекислотный газоанализатор 4. Дл  измерени  величины регулируемого объема кислорода к фитокамере 1 подсоединены гибка  калиброванна  емкость 6, датчик 9 скорости изменени  объема и сужающее устройство 8. В состав устройства входит вычислительное устройство 11, к выходу которого последовательно подключены регул тор 12 и исполнительное устройство 5, избирательно воздействующее на баланс кислорода в фитакамере. 2 с. и 1 з.п. ф-лы 1 ил.

Description

Pff

1 b Ф l

(Л

сд ю

00 00

)

понентной газовой смеси, на основании данных о текущих измеренных значени х объема , давлени , температуры и концентрации при условии сохранени  в процессе регулировани  на посто нном первоначально за- данном уровне кЬличества нейтрального компонента регулируемой газовой смеси - азота . По тем же данным определ ют и фотосинтетический кислородный газообмен растений . Устройство содержит датчики 2 и 3 гемпературы и давлени  и углекислотный

Изобретение относитс  к области сельского хоз йства, в частности к регулированию газового режима в вегетационных кли.мати- ческих установках: шкафах, камерах, фитотронах .

Цель изобретени  - повыщение точности регулировани  кислорода в объеме фи- токамеры.

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  регулировани  кислорода в фитокамере.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Обобщенна  концентраци  кислорода в герметической фитокамере определ етс  из балансового соотьющени  дл  трехкомпо- нентной газовой смеси на основании да нных о текущих измерени х значений изменени  объема: давлени , температуры и концентрации углекислого газа при условии сохранени  в процессе регулировани  на посто нном , первоначально заданном, уровне количества нейтрального ко.мпонента регулируемой газовой смеси - азота. На оснований этих же данных определ етс  фотосинтетический кислородный газообмен.

Устройство дл  реализации способа содержит герметическую фитокамеру 1, снабженную датчиками 2 и 3 температуры и давлени , углекислотный газоанализатор 4, исполнительное устройство 5 дл  управл емого избирательного воздействи  на баланс кислорода в фитокамере 1 и компенсатор давлени , состо щий из гибкой калиброванной емкости 6 и соединительной газовой линии 7 с установленным в линии сужающим устройством 8. Компенсатор давлени  снабжен датчиком 9 скорости изменени  объема. Исполнительное устройство 5 имеет датчик 10 величины управл ющего воздействи  на баланс .кислорода в фитокамере. В состав устройства входит вычислительное устройство 11, вход которого соединен параллельно с датчиками 2 и 3 температуры, давлени , уг- лекислотным газоанализатором 4, датчиком

газоанализатор 4. Дл  измерени  величины регулируемого объема кислорода к фитока- мере 1 подсоединены гибка  калиброванна  емкость 6, датчик 9 скорости изменени  объема и сужающее устройство 8. В состав устройства входит вычислительное устройство 11, к выходу которого последовательно подключены регул тор 12 и исполнительное устройство 5, избирательно воздействующее на баланс кислорода в фитокамере. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, I ил.

9 скорости изменени  объема и датчиком 10 величины управл ющего воздействи  на баланс кислорода, а выход соединен с регу- л тором 12 кислорода, который, в свою оче- редь, соединен с исполнительным устройством 5.

Устройство работает следующим образом. Объектом регулировани   вл етс  заклю5 ченна  во внутреннем объеме герметичной фитокамеры 1 трехкомпонентна  газова  смесь, состо ща  из азота - нейтрального компонента, количество которого в процессе регулировани  не измен етс , а также из

0 углекислого газа и кислорода. Причем количество углекислого газа вследствие фотосинтетической де тельности растений имеет тенденцию к уменьшению, в то врем  как количество кислорода по этой же причине, напротив , имеет тенденцию к увеличению. Со5 сто ние регулируемой газовой смеси контролируетс  с помощью датчиков 2 и 3 температуры и давлени  и углекислотного газоанализатора 4, измер ющего объемную концентрацию углекислого газа в отдельной отд бираемой из общего объема пробе газа. Гибка  калиброванна  емкость 6, соединенна  с.фитокамерой посредством газовой линии 7, имеет существенно менее жесткие стенки по сравнению со стенками фитокамеры. Благодар  этому с ее помощью осуществл етс 

5 контроль за изменением величины регулируемого газового объема, дл  чего установлен датчик 9 скорости изменени  объема. При этом дл  уменьшени  флюктуации расхода в газовой линии 7 установлено сужающее устройство 8. Обобщенна  концентраци  кис лорода рассчитываетс  исход  из балансового соотнощени 

Y(t)+X{t)-f Z(t) 100,

5 где -t- текущее врем ;

Y-концентраци  кислорода, об.%;

У- концентраци  углекислого газа, об.%,

Z- концентраци  азота, об.%.

В свою очередь, из услови  посто нства содержани  азота в регулируемом объеме получаетс :

Z(t)Z(to)

P(t.)Ta)У

T(t;).p(t) t

V(tJ+j v(t)dt

где -to- врем  начала регулировани ;

P- давление;

Т- температура;

V- объем;

V- скорость изменени  объема. В результате вычислительное устройство 11 на основании измеренных текущих значени температуры, давлени , концентрации углекислого газа и изменени  объема с учетом заданных начальных условий определ ет текущее значение Y(t) по следующей формуле

Y(t) 100-X(t)-Z(t.).

V(to)

i

V(to)+ v(t)dt tt,

Рассчитанна  величина Y{t)  вл етс  регулируемым параметром в кислородном канале регулировани , который образован следующими последовательно включенными элементами: вычислительным устройством 11, регул тором 12 кислорода и исполнительным устройством 5. Этот канал действует избирательно на баланс кислорода в фитока- мере, причем имеетс  обратна  св зь в виде сигнала w(t), поступающего в вычислительное устройство 11 с датчика 10 величины управл ющего воздействи  на баланс кислорода в фитокамере. В результате паралледь- но с расчетом Y(t) с помощью вычислительного устройства 1 на основании тех же данных рассчитываетс  фотосинтетический кислородный газообмен растений. Соответствующа  расчетна  формула получаетс  следующим образом..

Последнюю формулу дл  Y(t) можно переписать в виде

(1 ).Vo( (tVV.(t)

100 Zlto). Yit.. Is.

100

T(tJ

PC

где V«(t) V(l.)+|v(t)

кущее значение регулируемого объема, приведенное к стандартным значени м температуры Т, и давлени  Р.

Произведение Tin представл ет собой количество кислорода, наход щеес  в

регулируемом объеме. Производна  по мени от этого количества будет равна

rY(t)-Vc(t)

1 122Г

dt dX(t)

X(t)s

100

-}

dt

100 dt

V(t).

10

В результате расчетна  формула дл  фотосинтетического кислородного газообмена растений будет иметь следующий вид

„(„(,).bU)jsui ,,„(„.„,„,

где l7(-t)-обобщенна  интенсивность фотосинтетического кислородного газообмена , приведенна  к стандартным значени м температуры Тд и давлени  FJ, ;

w(-t)-управл ющее воздействие на баланс кислорода в фитакамере. В частном - случае при P(to)P(t) const, T(to) T(t) const, X(t)const,

Xf-t)

w 0 и 1 соответствующие расчетные формулы дл  Y(t) и U(t) будут иметь вид

Y(t) 100 - X(t) - Z(to) X

30

, .Y(t..)

V(to)+ j v-dt

35

U(t)- di

Следовательно, контроль за интенсивностью фотосинтетического кислородного газообмена растений осуществл етс  наиболее простым путем - измерением скорости изменени  регулируемого газового объема .

Таким образом, достигаетс  цель изобретени  - повышение точности регулировани  кислорода в объеме фитокамеры, а также сопутствующее увеличение точности измерени  обобщенного фотосинтетического кислородного газообмена растений.

Claims (3)

1. Способ регулировани  кислорода в фитокамере , включающий измерение объемной концентрации углекислого газа, температуры и давлени  в фитокамере при одновременном сохранении посто нства содержани  в фитокамере третьего нейтрального компонента - азота и уи- равление объемной концентрацией кислорода в фитокамере, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности регулировани 

кислорода в объеме фитокамеры, последнюю посредством газовой линии с сужающим устройством сообщают с калиброванной емкостью и измер ют величину изменени  объема калиброванной емкости и величину объемной концентрации нейтрального .компонента, а объемную концентрацию кислорода в каждый текущий момент Y(t) определ ют по формуле

Y(t)100 - X(t) - Z(t.)

P(t«)-T(t)

P(t)-T(t,)

X

V(to)

V(to)+J v(t)dt

где Y- объемна  концентраци  кислорода ;

fc - текущее врем ;

to- врем  начала регулировани ;

Х- объемна  концентраци  углекислого газа;

Z- объемна  концентраци  нейтральт ного компонента (азота);

Тбг -текущее значение температуры;

Р(-ё)-текущее значение давлени ;

Vt- начальное значение регулируемого объема при начальных значени х температуры T(to) и давлени  P( с5(4)-скорость изменени  объема.

2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что фотосинтетический кислородный газообмен растений определ ют по формуле

(t)N dVoU). dX(t) 100 dtdt

v(t) (1 X Vc(t) + w(t), где 7(4)

обобщенна  интенсивность фотосинтетического кислородного газообмена ,

Pt

Vo(t)V((t).dtj |Ь

-Ti Pp

5

0

5

0

5

текущее значение регулируемого объема, приведенное к стандартным значени м температуры Те, и давлени  Р,,;

w(-t)-управл ющее воздействие на баланс кислорода в фитокамере.

3. Устройство дл  регулировани  кислорода в фитокамере, содержащее герметичную фитокамеру, датчики температуры, давлени  и углекислотный газоанализатор, исполнительное устройство и подключенный к нему регул тор, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности регулировани  кислорода в объеме фитокамеры, оно снабжено гибкой калиброванной емкостью, газовой линией, сужающим устройством, датчиком скорости изменени  объема, вычислительным устройством и датчиком величины управл ющего воздействи  на баланс кислорода, причем выходы датчиков темпе- ратуры и давлени  св заны с входами вычислительного устройства, к другим входам которого подключены выходы углекислот- ного газоанализатора, датчика скорости изменени  объема и датчика величины управл ющего воздействи  на баланс кислорода, вход которого соединен с герметичной фито- камерой и выходом исполнительного устройства , гибка  калиброванна  емкость соединена с герметичной фитокамерой посредством газовой линии через сужающее устройство , вход датчика скорости изменени  объема подключен к гибкой калиброванной емкости, при этом выход вычислительного устройства соединен с входом регул тора.