Способ регулирования кислорода в фитокамере и устройство для его осуществления
Изобретение относится к сельскому хозяйству и служит для регулирования кислорода в фитокамере и измерения фотосинтетического кислородного газообмена растений. Цель изобретения - повышение точности регулирования кислорода в объеме фитокамеры. Регулируемым параметром является обобщенная концентрация кислорода в герметичной фитокамере 1, определяемая исходя из балансового соотношения для 3- компонентной газовой смеси, на основании данных о текущих измеренных значениях объема, давления, температуры и концентрации при условии сохранения в процессе регулирования на постоянном первоначально заданном уровне количества нейтрального компонента регулируемой газовой смесиазота. По тем же данным определяют и фотосинтетический кислородный газообмен растений. Устройство содержит датчики 2 и 3 температуры и давления и углекислотный газоанализатор 4. Для измерения величины регулируемого объема кислорода к фитокамере 1 подсоединены гибкая калиброванная емкость 6, датчик 9 скорости изменения объема и сужающее устройство 8. В состав устройства входит вычислительное устройство 11, к выходу которого последовательно подключены регулятор 12 и исполнительное устройство 5, избирательно воздействующее на баланс кислорода в фитакамере. 2 с. и 1 з.п. ф-лы 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А 01 G 9/24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
40 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4211694(30-15 (22) 19.03.87 (46) 15.11.89. Бюл. № 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт удобрений и агропочвоведения им. Д . Н. Прянишникова (72) Э. Н. Аканов (53) 631.344 (088.8) (56) Лаптев В. В., Ниловская Н. Т. Герметическая установка для изучения газообмена и водообмена растений. — Сельскохозяйственная биология, 1968, т. 3, № 6, с. 892—
895.
„„SU„„1521380 А 1
2 (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ КИСЛОРОДА В ФИТОКАМЕРЕ И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и служит для регулирования кислорода в фитокамере и измерения фотосинтетического кислородного газообмена растений.
Цель изобретения — повышение точности регулирования кислорода в объеме фитокамеры. Регулируемым параметром является обобшенная концентрация кислорода в герметичной фитокамере 1, определяемая исюдя из балансового соотношения для 3-ком1521380
10
55 понентной газовой смеси, на основании данных о текущих измеренных значениях объема, давления, температуры и концентрации при условии сохранения в процессе регулирования на постоянном первоначально заданном уровне кбличества нейтрального компонента регулируемой газовой смеси — азота. По тем же данным определяют и фотосинтетический кислородный газообмен растений. Устройство содержит датчики 2 и 3 гемпературы и давления и углекислотный
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к регулированию газового режима в вегетационных климатических установках: шкафах, камерах, фитотрон ах.
Цель изобретения — повышение точности регулирования кислорода в объеме фитокамеры.
На чертеже представлена структурная схема устройства для регулирования кислорода в фитокамере.
Способ осуществляется следующим образом.
Обобщенная кон центраци я кислорода в герметической фитокамере определяется из балансового соотношения для трехкомпонентной газовой смеси на основании данных о текущих измерениях значений изменения объема: давления, температуры и концентрации углекислого газа при условии сохранения в процессе регулирования на постоянном, первоначально заданном, уровне количества нейтрального компонента регулируемой газовой смеси — азота. На основании этих же данных определяется фотосинтетический кислородный газообмен.
Устройство для реализации способа содержит герметическую фитокамеру 1, снабженную датчиками 2 и 3 температуры и давления, углекислотный газоанализатор 4, исполнительное устройство 5 для управляемого избирательного воздействия на баланс кислорода в фитокамере 1 и компенсатор давления, состоящий из гибкой калиброванной емкости 6 и соединительной газовой линии 7 с установленным в линии сужающим устройством 8. Ком пенсатор давления снабжен датчиком 9 скорости изменения обьема. Исполнительное устройство 5 имеет датчик 10 величины управляюшего воздействия на баланс кислорода в фитокамере. В состав устройства входит вычислительное устройство !
1, вход которого соединен параллельно с датчиками 2 и 3 температуры, давления, углекислотным газоанализатором 4, датчиком
50 газоанализатор 4. Для измерения величины регулируемого объема кислорода к фитокамере 1 подсоединены гибкая калиброванная емкость 6, датчик 9 скорости изменения объема и сужающее устройство 8. В состав устройства входит вычислительное устройство
ll, к выходу которого последовательно подключены регулятор 12 и исполнительное устройство 5, избирательно воздействующее на баланс кислорода в фитокамере. 2 с. и 1 з. п. флы, 1 ил.
9 скорости изменения объема и датчиком 10 величины управляюшего воздействия на баланс кислорода, а выход соединен с регулятором 12 кислорода, который, в свою очередь, соединен с исполнительным устройством 5.
Устройство работает следующим образом.
Объектом регулирования является заключен ная во внутреннем объеме герметичной фитокамеры 1 трехкомпонентная газовая смесь, состоящая из азота — нейтрального компонента, количество которого в процессе регулирования не изменяется, а также из углекислого газа и кислорода. Причем количество углекислого газа вследствие фотосинтетической деятельности растений имеет тенденцию к уменьшению, в то время как количество кислорода по этой же причине, напротив, имеет тенденцию к увеличению. Состояние регулируемой газовой смеси конт,ролируется с помошью датчиков 2 и 3 температуры и давления и углекислотного газоанализатора 4, измеряющего объемную концентрацию углекислого газа в отдельной отбираемой из общего объема пробе газа. Гибкая калиброванная емкость 6, соединенная с. фитокамерой посредством газовой линии 7, имеет существенно менее жесткие стенки по сравнению со стенками фитокамеры. Благодаря этому с ее помощью осушествляется контроль за изменением величины регулируемого газового объема, для чего установлен датчик 9 скорости изменения объема. При этом для уменьшения флюктуаций расхода в газовой линии 7 установлено сужающее устройство 8. Обобщенная концентрация кислорода рассчитывается исходя из балансового соотношения
Y(t) +X(t) +Z(t) =100, где 4- текущее время;
Y- концентрация кислорода, об.о о;
Х - концентрация углекислого газа, об.%, — концентрация азота, об.о о.
1521380
V(t. )
Х
Ч(с,)+ 5 v(t)dt
v(t. )
Х
V(tq)+ ) v dt о и
U (t) ЖЖ
dÈ
Формула изобретения
55
В свою очередь, из условия постоянства содержания азота в регулируемом объеме получается:
Р(со) ° T(t) Z(t) Z(t.)
Р е
V(t.)+ 3 v(t)dt
t где 1, — время начала регулирования;
Р— давление;
Т- тем пература; объем; ст- скорость изменения объема.
В результате вычислительное устройство 11 на основании измеренных текущих значении тем пературы, давления, концентрации углекислого газа и изменения объема с учетом заданных начальных условий определяет текущее значение Y(t) по следующей формуле
Y(t) =100-X(t) Z(t, ) - — - — — — — x
Р(с, ). T(t) 20
Р(с). T(t ) Рассчитанная величина Y (t) является регулируемым параметром в кислородном канале регулирования, который образован следующими последовательно включенными элементами: вычислительным устройством 11, регулятором 12 кислорода и исполнительным устройством 5. Этот канал действует избирательно на баланс кислорода в фитокамере, причем имеется обратная связь в виде сигнала w(t), поступающего в вычислительное устройство 11 с датчика 10 величины управляющего воздействия на баланс кислорода в фитокамере. В результате параллельно с расчетом Y(t) с помощью вычислительного устройства 11 на основании тех же данных рассчитывается фотосинтетический кислородный газообмен растений. Соответству- 40 ющая расчетная формула получается следующим образом.
Последнюю формулу для Y(t) можно переписать в виде
Y(t) ° V (t) X(t) — — — (1 — --;-) - Vo (t) 100 100
Z(t ) V(t,).7(t,) Т, 100 T(t<>) Ро где V, (t) = (V(t) + v(t) dt) - — те
Р(.1) Т. о о кущее значение регулируемого объема, приведенное к стандартным значениям температуры Т и давления Р,.
Произведение — - - представляет со100 бой количество кислорода, находящееся в регулируемом объеме. Производная по времени от этого количества будет равна (с) .(с) та1о у и) > av. и)
dt 100 dt — (1
dX(t)
100. 1 1 о (с) .
В результате расчетная формула для фотосинтетического кислородного газообмена растений будет иметь следующий вид
П(с)=(1 — — —.-) °, .,(с) + (с), Х(t) dv,(t) сЬ(t) где UH)- обобщенная интенси вность фотосинтетического кислородного газообмена, приведенная к стандартным значениям температуры Т, и давления Р;
W4) — управляющее воздействие на баланс кислорода в фитакамере.
В частном случае при P(t,) = P(t) =
= const, Т(t ) = Т(t) = const, Х(t) = const, w=0 и — — — д 1 соответствующие расчет )ÕC® ные формулы для Y(t) и U(t) будут иметь вид
Y(t) = 100 — X(t) — Z(t, ) x
Следовательно, контроль за интенсивностью фотосинтетического кислородного газообмена растений осуществляется наиболее простым путем — измерением скорости изменения регулируемого газового объема.
Таким образом, достигается цель изобретения — повышение точности регулирования кислорода в объеме фитокамеры, а также сопутствующее увеличение точности измерения обобщенного фотосинтетического кислородного газообмена растений.
1. Способ регулирования кислорода в фитокамере, включающий измерение объемной концентрации углекислого газа, температуры и давления в фитокамере при одновременном сохранении постоянства содержания в фитокамере третьего нейтрального компонента — азота и управление объемной концентрацией кислорода в фитокамере, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования
1521380
Составитель Г. Шарков
Редактор О. Спесивых Техред И. Верес Корректор О. Кравцова
Заказ 6685/5 Тираж 62! Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 кислорода в объеме фитокамеры, последнюю посредством газовой линии с сужающим устройством сообщают с калиброванной емкостью и измеряют величину изменения объема калиброванной емкости и величину объем- 5 ной концентрации нейтрального компонента, а объемную концентрацию кислорода в каждый текущий момент Y(t) определяют по фор муле
Р(.).тЖ
Y(t) =100 — X(t) — Z(to ) () (v(t.)
Х е 9
V(t.)+J v(t)dt
to
15 где - объемная концентрация кислорода;
4 — текущее время; . — время начала регулирования;
Х- объемная концентрация углекислого газа;
У,— объемная концентрация нейтраль-. ного компонента (азота); ГИ-текущее значение температуры;
75)-текущее значение давления;
1 ®-начальное значение регулируемого объема при начальных значениях температуры T(t ) и давления Р(1) о(Ц-скорость изменения объема.
2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что фотосинтетический кислородный газообмен растений определяют по формуле
X(t) dV.(t) dX(t)
100 dt dt
v(t) + (t), где tl(4) обобщенная интенсивность фотосинтетического кислородного га- 35 зообмена, o(t) = f. >(t.)+ 5 v(t) dt) — — — —
T(t) P текущее значение регулируемого объема, приведенное к стандартным значениям температуры Т, и давления Ро; щЯ- управляющее воздействие на баланс кислорода в фитокамере.
3. Устройство для регулирования кислорода в фитокамере, содержащее герметичную фитокамеру, датчики температуры, давления и углекислотный газоанализатор, исполнительное устройство и подключенный к нему регулятор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования кислорода в объеме фитокамеры, оно снабжено гибкой калиброванной емкостью, газовой линией, сужающим устройством, датчиком скорости изменения объема, вычислительным устройством и датчиком величины управляющего воздействия на баланс кислорода, причем выходы датчиков темпе- ратуры и давления связаны с входами вычислительного устройства, к другим входам которого подключены выходы углекислотного газоанализатора, датчика скорости из менения объема и датчика величины управляющего воздействия на баланс кислорода, вход которого соединен с герметичной фитокамерой и выходом исполнительного устройства, гибкая калиброванная емкость соединена с герметичной фитокамерой посредством газовой линии через сужающее устройст во, вход датчика скорости изменения объема подключен к гибкой калиброванной емкости, при этом выход вычислительного устройства соединен с входом регулятора.
