9.0K Views
•
08:32 min
•
May 9th, 2019
DOI :
May 9th, 2019
•0:04
Title
0:28
Photosynthetically Active Radiation Ceptometer (PARbar) Construction
5:17
PARbar Calibration and Installation
6:48
Results: Representative PARbar Calibration and Output Data Collection
8:08
Conclusion
Transcript
Onze handgemaakte ceptometers stellen ons in staat om continu de overdracht van licht door plantenluifels te meten. We kunnen deze metingen vervolgens gebruiken om luifeleigenschappen te schatten, zoals bladgebiedindex en plantengebiedsindex. PARbars zijn veel lagere kosten dan commercieel beschikbare ceptometers.
Dit stelt ons in staat om ze in grote aantallen te kopen en ze voor langere tijd in het veld te implementeren. Om een continu logging ceptometer te bouwen, beginnen met het boren van een vier millimeter diameter gat, 20 millimeter van elk uiteinde van een witte 1200 bij 30 bij 4,5 millimeter acryl diffuser bar, dan boren en tikken schroefdraad gaten 20 millimeter van elk uiteinde van een deel van aluminium u-bar. Boor en tap schroefdraadgaten in de basis van de aluminium u-bar, om de montagehardware aan te passen.
Vervolgens strek twee 1,25 meter lengtes van 1,25 millimeter diameter kale koperen draden, een voor een, door het beveiligen van een uiteinde aan een vizier, en het andere uiteinde in de grepen van een handboor, dan draaien op de boor bij lage snelheid. Gebruik een fijne tip permanente marker om de beoogde locaties van de fotodiodes langs de rand van de diffuser te markeren, te beginnen met de eerste fotodiode positie op 13,5 centimeter van het ene uiteinde van de diffuser, en de andere posities gelegen om de twee centimeter tussen de eerste diode en het uiteinde van de diffuser. Centreer een fotodiode op de diffuser bar met zijn elektrische verbinding tabbladen wijzen naar de zijkanten van de bar, en plaats de draad onder een van de tabbladen om de positie van de eerste koperdraad op de diffuser te markeren.
Markeer de positie van de draad in het midden en aan de andere kant van de bar op dezelfde manier, voordat u cyanoacrylaatlijm gebruikt om de eerste rechtgetrokken koperdraad aan de diffuser langs de markeringen te beveiligen. Gebruik de lijm om 50 fotodiodes facedown vast te zetten langs de diffuser op de gemarkeerde 20 millimeter intervallen, waarbij ervoor wordt gezorgd dat de diodes in het midden van de diffuser staan en allemaal in dezelfde oriëntatie zijn gerangschikt, zodat het grote tabblad op de koperdraad zit en het kleine tabblad tegenover de draad zit. Al onze fotodiodes moeten in dezelfde richting worden gerangschikt vanwege hun polariteit.
Wij raden u ten zeerste aan om de oriëntatie van alle fotodiodes te controleren voordat u lijmt en soldeert. Plaats de tweede koperdraad zodanig dat het zit onder elk van de kleinere tabbladen van de fotodiodes, en zet de draad aan de diffuser met meer cyanoacrylaat lijm. Met behulp van een soldeer flux pen, nat beide tabbladen van een fotodiode, en de aangrenzende en onderliggende draden met de flux.
Gebruik een fijne gekantelde soldeerbout ingesteld op 350 tot 400 graden Celsius temperatuur te solderen elk tabblad van de diode aan de onderliggende koperen draden. Schijn een lampje op elke fotodiode om de soldeerverbindingen te testen en gebruik een multimeter om voor elke diode over de draden een spanningssignaal te controleren. Optioneel soldeer u een 1,5 ohm lage temperatuurcoëfficiënt precisie weerstand parallel over de koperen draden, en soldeer het mannelijke uiteinde van een waterdichte gelijkstroom connector aan de uiteinden van de koperen draden.
Gebruik lijm gevoerde warmte krimpbuizen om de verbindingen te verzegelen, en breng een kraal van siliconen kit op het oppervlak van de diffuser in de buurt van de rand om een continue siliconen barrière rond de circuits op de diffuser te creëren. Inspecteer de kraal goed om ervoor te zorgen dat er geen luchtgaten blijven tussen de siliconen en de diffuser bar. Zodra de kit is genezen, vul de put met epoxy hars.
Laat de hars 's nachts uitharden, voordat u een scheermesje gebruikt om de siliconenkit te verwijderen. Gebruik M4 bouten om de diffuser bout aan de pre-threaded aluminium u-bar, en gebruik plakband om de diffuser te beveiligen om het aluminium over de hele lengte. Vul de leegte in de ceptometer met polyurethaan schuimvuller.
Laat de vuller 's nachts instellen en verwijder de plakband, soldeer vervolgens het vrouwelijke uiteinde van de gelijkstroomconnector tot een lengte van twee geleiderskabel en sluit de verbindingen af met lijm gevoerde warmtekrimp. Om de fotosynthetisch actieve stralingsceptometer, of PARbar, te kalibreren tegen een quantumsensor, verbinden beide sensoren met een datalogger en zetten ze de sensoren buiten in de volle zon in een vlak. Noteert de output van beide sensoren over een periode waarin de zonnestraling sterk varieert.
Bepaal de kalibratiefactor voor de PARbar als de helling van een lineaire regressie van PAR, gerapporteerd vanuit de quantumsensor ten opzichte van de ruwe spanningsoutput. Om de effectieve plantengebiedindex af te leiden, installeert u één PARbar boven de luifel, waarbij u ervoor zorgt dat deze niet in de schaduw staat van lichtabsorberende elementen in de luifel. Installeer een andere onder alle lichtabsorberende elementen, waarvoor de absorptie wordt gemeten.
In het veld moeten beide PARbars in een hoek van 45 graden worden uitgelijnd op de plantrijen. Bevestig dat de bovenste PARbar de onderste PARbar niet beschaduwt en niveau beide PARbars met een spirit level. Sluit vervolgens de PARbars aan op de datalogger en zet de differentiële spanningsuitgang om in PAR, met behulp van de eerder voor elke PARbar bepaalde kalibratiefactor.
De differentiële spanningsuitgang van een PARbar is lineair evenredig met de PAR-uitgang van een quantumsensor. In dit representatieve experiment werden PARbars ingezet in tarweluifels en elke 20 seconden geregistreerd bij de ontwikkeling van de planten. Deze gegevens illustreren een typische dagcursus van de luifellichtomgeving, verzameld met behulp van een PARbar op een heldere, zonnige dag.
Let op de bias kan worden ingevoerd door het nemen van onmiddellijke ceptometrie metingen op verschillende momenten van de dag. Bijvoorbeeld, de tarwe percelen gebruikt voor het verzamelen van deze gegevens had een echte plant oriëntatie toe te schrijven noord / zuid, met de overdracht van licht naar de onderste luifel piek op 12:30. Als op dit punt een onmiddellijke meting zou worden uitgevoerd, zou de effectieve index van het plantengebied worden onderschat.
Terwijl als een meting in de ochtend of middag wordt uitgevoerd, deze kan worden overschat. Weerbestendige PARbars kunnen ook voor langere tijd in het veld worden ingezet. Bijvoorbeeld om te controleren hoe de luifel lichtomgeving verandert naarmate planten zich ontwikkelen.
PARbars kunnen voor langere tijd in het veld worden geïnstalleerd. Dit stelt onderzoekers in staat om de ontwikkeling van de luifel te volgen op manieren die voorheen niet mogelijk waren met behulp van dure commerciële apparatuur.
Hier presenteren we gedetailleerde instructies over hoe te bouwen en te kalibreren onderzoek kwaliteit ceptometers (licht sensoren die lichtintensiteit te integreren in vele sensoren lineair gearrayd langs een horizontale balk).
ABOUT JoVE
Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved