Способ регулирования кислорода в фитокамере и устройство для его осуществления

/2 94 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСКО ИСЛО- ЙСТВО ательскдения Т. Герме- газообме- скохозяй, с. 892 -ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Лаптев В. В., Ниловская Н.тическая установка для изученияна и водообмена растений. - Селственная биология, 1968, т. 3,6895. ЯО 15213(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ К РОДА В ФИТОКАМЕРЕ И УСТРО 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 искодя из балансового соотношения для 3-ком1521380 510 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 фото- синтетический 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, фцтотронах.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 25 30 35 40 45 50 газоанализатор 4, Для измерения величины регулируемого объема кислорода к фитокамере 1 подсоединены гибкая каяиброванная 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 фитокамере. 2 с. и 1 3. 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 заключенная 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 фото- синтетической 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 газо- анализатора 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 сужаюшее устройство 8. Обобщенная концентрация кислорода рассчитывается исходя из балансового соотношения У(Ц+Х)+Х) =100,где 1- текущее время;У- концентрация кислорода, об.%;Х - концентрация углекислого газа, об.%,- концентрация азота, об.%.(с. )хо(со)+ ) ч йссои 11) 4 ЖИ формула изобретения 50 55 В свою очередь, из условия постоянствасодержания азота в регулируемом объемеполучается:Р(со)Т(с) ф) г(с) г(с,)Р СсЧ(с,)+,) т(с)йссо где 1, - время начала регулирования;Р - давление;Т- температура;7- объем;ст- скорость изменения объема.В результате вычислительное устройство 11 на основании измеренных текущих значении температуры, давления, концентрации углекислого газа и изменения объема с учетом заданных начальных условий определяет текущее значение У(1) по следующей формуле У(с)=100-Х(с)-г(с ) - - ---- хР(Со )Т(С) 20Р(с) Т(с,) Рассчитанная величина У (1) 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 ю(1), поступающего в вычислительное устройство 11 с датчика 10 величины управляющего воздействия на баланс кислорода в фитокамере. В результате параллельно с расчетом У(1) с помощью вычислительного устройства 11 на основании тех же данных рассчитывается фотосинтетический кислородный газообмен растений. Соответству юшая расчетная формула получается следующим образом.Последнюю формулу для У(1) можно переписать в виде 7(с) Ч.(с) Х(с)--- - -- = (1 -- ;-) 7,(с). -100 100г(с.) Ч(с,) Р(с,) Т,100 Т(с) Рогде Ч, (1) = Ч,) +ц(т) й 11 г+- тес РИ) Т, о о кущее значение регулируемого объема, приведенное к стандартным значениям температуры Т, и давления Р,. Произведение - -ф представляет со 100 бой количество кислорода, находящееся в регулируемом объеме. Производная по времени от этого количества будет равнау(с) ч.(с)Тао у ач.йс 100 йс- (1йх(с)1001- Ъ, (с),В результате расчетная формула для фотосинтетического кислородного газообмена растений будет иметь следующий вид П(с) =(1 - -1-,)-О-) й 00 . (с) +(с) Х(с) ЙЧо(с) йх(с) где УИ)- обобщенная интенси вность фотосинтетического кислородного газообмена, приведенная к стандартным значениям температу ры Т, идавления Р,чг(Ц - управляющее воздействие на баланс кислорода в фитакамере.В частном случае при Р,) =Р(1) == сопз(, Т (1) = Т (1) = сопя(, Х (1) = сопз 1,и=О и --- д 1 соответствующие расчетХные формулы для У(1) и 11(1) будут иметьвид У(с) = 100 - Х(с) - г(с,) х 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 регулирования1521380 Составитель Г. Шарков Редактор О. Спесивых Техред И. Верес Корректор О. Кравцова Заказ 6685/5 Тираж 621 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5 Производственно. издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101кислорода 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 У(1) определяют по фор муле Ч(с)Хс ЭИс.)+) ч(с)с 1 есо15где - объемная концентрация кислорода;1 - текущее время;, - время начала регулирования;Х- объемная концентрация углекислого газа;Х - объемная концентрация нейтраль-.ного компонента (азота);ГИ-текущее значение температуры;Ъ)-текущее значение давления;ЛЯ-начальное значение регулируемогообъема при начальных значенияхтемпературы Т(1,) и давления Р(1)о(Ц-скорость изменения объема.2. Способ по и, 1, отличающийся тем, чтофотосинтетический кислородный газообменрастений определяют по формулеХ с 1 Ч.(с) йХ(с)100 с 1 г: с 1 т/ (с) + ъ 7(с),где с 7 И) обобщенная интенсивность фотосинтетического кислородного газообмена,/о Г Ч(о)+т(С)с 1 -- в тИ) Р, 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 углекислот- ного газоанализатора, датчика скорости из- менения объема и датчика величины управляющего воздействия на баланс кислорода, вход которого соединен с герметичной фито- камерой и выходом исполнительного устройства, гибкая калиброванная емкость соединена с герметичной фитокамерой посредством газовой линии через сужаюшее устройст во, вход датчика скорости изменения объема подключен к гибкой калиброванной емкости, при этом выход вычислительного устройства соединен с входом регулятора.