光電效應(yīng)在農(nóng)業(yè)中及應(yīng)用

1、光電效應(yīng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用張麗娜 理學(xué)院 光信 10074105摘要: 光電效應(yīng) 光電傳感器 LED植物燈 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,光電效應(yīng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,從農(nóng)業(yè)植物病蟲害防治生長(zhǎng),傳感器,光電轉(zhuǎn)換器到檢測(cè)等都用到了光電效應(yīng)的原理.我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)什么是光電效應(yīng),就是當(dāng)光照在物體上時(shí),光的能量?jī)H部分地以熱的形式為物體所吸收,而另一部分則轉(zhuǎn)換為物體中某些電子的動(dòng)能,使這些電子逸出物體表面,這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng). 光電效應(yīng)又分為光電子發(fā)射、光電導(dǎo)效應(yīng)和阻擋層光電效應(yīng)，又稱光生伏特效應(yīng)。前一種現(xiàn)象發(fā)生在物體表面，又稱外光電效應(yīng)。后兩種現(xiàn)象發(fā)生在物體內(nèi)部，稱為內(nèi)光電效應(yīng)。 植物在生長(zhǎng)的過(guò)程中都需要陽(yáng)光的照射,光

2、對(duì)植物生長(zhǎng)的作用是促進(jìn)植物葉綠素吸收二氧化碳和水等養(yǎng)份，合成碳水化合物。但現(xiàn)代科學(xué)可以讓植物在沒(méi)有太陽(yáng)的地方更好地生長(zhǎng)，人們掌握了植物對(duì)太陽(yáng)需要的內(nèi)在原理，就是葉片的光合作用，在葉片光合作用時(shí)需要外界光子的激發(fā)才可完成整個(gè)光合過(guò)程，太陽(yáng)光線就是光子激發(fā)的一過(guò)供能過(guò)程。人為的創(chuàng)造光源也同樣可以讓植物完成光合過(guò)程，現(xiàn)代園藝或者植物工廠內(nèi)都結(jié)合了補(bǔ)光技術(shù)或者完全的人工光技術(shù)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)藍(lán)光區(qū)和紅光區(qū)十分接近植物光合作用的效率曲線，是植物生長(zhǎng)的最佳光源。所以人們就發(fā)明了LED植物燈,這種燈所發(fā)出的藍(lán)紅光比例很高,正好適合植物的生長(zhǎng).LED光源又稱半導(dǎo)體光源，這種光源波長(zhǎng)比較窄，能控制光的顏色。用它對(duì)植

3、物進(jìn)行單獨(dú)照射，就能改良植物品種。LED植物生長(zhǎng)燈還能用于冬季陰雨天氣給植物補(bǔ)充光源.所以由此看來(lái)植物的生長(zhǎng)充分的利用了光電效應(yīng)的原理. 光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路、光電元件等 三個(gè)部分組成。其基本原理是以光電效應(yīng)為基礎(chǔ),把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化,然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),一般光電效應(yīng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用就在播種,噴霧,移栽等技術(shù)上.播種是農(nóng)業(yè)增收的第一環(huán),播種機(jī)性能檢驗(yàn)是為了達(dá)到高效、高質(zhì)量的播種效果。目前,國(guó)內(nèi)外的種子粒距檢測(cè)均以光電傳感器檢測(cè)手段為主,屬于間接測(cè)量,不能直接反映播種機(jī)運(yùn)行情況及播種精度。史智興等借鑒感光材料行業(yè)的感光測(cè)定方法,將標(biāo)準(zhǔn)光楔作為光電傳感

4、器抗塵性能的量化測(cè)量工具,把光學(xué)密度值作為光電傳感器抗塵性能的量化指標(biāo)。分析了直射光、漫射光的差異,設(shè)計(jì)了具體測(cè)量方案,提出了抗塵指數(shù)的概念。設(shè)計(jì)了光電傳感器在排種通路的安裝結(jié)構(gòu)以及整個(gè)系統(tǒng)的供電方案,田間使用結(jié)果表明,該裝置能夠適應(yīng)田間工作環(huán)境,可取代農(nóng)機(jī)手實(shí)現(xiàn)可靠監(jiān)測(cè)報(bào)警。該設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)傳感器分別監(jiān)測(cè)種子箱有無(wú)種子,排種管僅為種通過(guò),開溝器是否堵塞。隨著工業(yè)化技術(shù)水平的全面提高,在大型噴霧設(shè)備上,采用液壓機(jī)構(gòu)控制噴桿的工作姿態(tài)、平衡與穩(wěn)定,采用電子技術(shù)對(duì)作業(yè)速度、作業(yè)面積、噴霧壓力、噴霧量等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和自動(dòng)調(diào)整,改善了機(jī)手的勞動(dòng)條件,提高了作業(yè)效率和準(zhǔn)確性。根據(jù)一些科學(xué)家的研究,紅外光電傳感器具

5、有靈敏度高、體積小、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),適合在特殊環(huán)境中應(yīng)用。根據(jù)光電傳感器原理和泥沙顆可有效探測(cè)水庫(kù)渾水層深度和厚度?，F(xiàn)在研制出來(lái)的移栽機(jī)器人有 2條傳送帶,一條用于傳送插盤,另一條用于傳送盆狀容器。其他的主要部件是插入式拔苗器,杯狀容器傳送帶,漏插分選器和插入式栽培器。在開發(fā)該系統(tǒng)時(shí),采用光電傳感器、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。當(dāng)杯中的植物從發(fā)射器與接收器之間經(jīng)過(guò)時(shí),如果光線被莖或葉子擋住,就可以斷定真實(shí)的苗在杯中。傳感器可以上下調(diào)整以改變拒絕低于標(biāo)準(zhǔn)的劣苗的閥門,通過(guò)杯傳送帶的轉(zhuǎn)動(dòng)將劣苗拋在廢料箱中。由于他能在不停止運(yùn)動(dòng)的情況下進(jìn)行探測(cè),所以這是最為簡(jiǎn)單、快速和經(jīng)濟(jì)的方法。隨著技術(shù)進(jìn)步,要求傳感器準(zhǔn)確度高、可靠性高、穩(wěn)定性好,而且有一定的數(shù)據(jù)處理能力,并能夠自檢、自校、自補(bǔ)償,傳統(tǒng)的光電傳感器已不能滿足這樣的要求了,而智能光電傳感器是當(dāng)今國(guó)際科技界研究的熱點(diǎn)?？傊?當(dāng)光電傳感器技術(shù)產(chǎn)生較快的發(fā)展時(shí),必將為農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域的新發(fā)展、新進(jìn)步帶來(lái)新