微型叶绿素荧光传感器的研发

摘要：

传感器是农业物联网(Ag-IoT)领域的重要组成部分且需求量非常高.对于农作物来说,光合作用相关参数的检测不仅有助于植物生理学研究,对智能温室生产来说也非常重要.其中,植物叶片在光的照射下所产生的叶绿素a荧光就是一种公认的测量植物光合速率、植物胁迫和环境因素的有效工具.然而,现有的商用叶绿素荧光(ChlF)传感设备主要依赖于进口,通常体积大、价格昂贵,且缺乏用于数据传输的通信端口以及配置激励波形以产生丰富扰动的灵活性,使得这些设备无法大量地集成到Ag-IoT基础设施中以进行大数据信息的收集.为此,该文提出了一种微型低成本ChlF传感器设计方案并实现了仪器开发.该仪器主要采用微控制器单元(MCU)控制发光二极管(LED)以产生激发光,通过光电二极管对ChlF进行感知.MCU可通过串行总线(USB)、蓝牙或RS-485接口三种通信方式与智能手机、主机或Ag-IoT基础设施进行通信,以传输获取的ChlF数据.该传感器的重量仅有约100g,最大采样率为100 ksps.在具有同样检测效果的前提下,其成本远低于市场上的商用ChlF仪器,对于中国植物生理学研究和农业物联网的发展具有重要的意义.

关键词：叶绿素荧光、光合作用、传感器、智能手机、农业物联网

所属期刊栏目：42

分类号：TP212.14;O657.3;Q945

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-09-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：13-16