在种子呼吸 CO2检测系统中, 为了解决传统方法无法对种子呼吸 CO2浓度实时测量的难题, 本文根据种子呼吸 CO2的特点, 基于可调谐二极管激光吸收光谱 (TDLAS)技术设计了基于虚拟仪器 LabVIEW的种子呼吸检测系统。该系统主要包括激光光源及其控制器、基于多次反射池结构的种子呼吸容器、数据采集模块。上位机软件中主要设置了数据采集、信号处理、浓度反演等功能模块, 其中浓度反演采用正交矢量的锁相放大算法, 避免了参考信号与待测信号相位差产生的误差。实验结果表明, 采用虚拟仪器软件实现的种子呼吸 CO2检测系统, 能够有效检测种子呼吸变化, 抗干扰性和稳定性都较优, 为后续的实验开展研发奠定了基础。

针对传统种子呼吸CO2浓度检测方法中检测精度低的问题, 为了满足测量需要, 提出一种采用可调谐二极管激光器吸收光谱技术的种子呼吸测量系统方案。该系统是由多次反射池结构的种子呼吸容器、分布反馈式激光器及其控制电路、光电转换及放大电路、数据采集电路、上位机软件等构成, 设计种子呼吸容器其空间体积为1.5 L, 激光器光源采用2 004 nm波段, 多次反射池光程为16 m。然后, 基于朗伯比尔定律, 通过波长调制吸收光谱技术, 利用二次谐波实时反演出种子呼吸过程中产生CO2气体的浓度。测试结果显示: 种子呼吸CO2浓度测量的稳定重复性为0.033%, CO2浓度的线性拟合度为0.999 38, CO2浓度检测极限为1.7 ppm。通过实验对糯玉米种子进行检测, 获得20 g玉米种子呼吸的变化曲线, 其12 h内变化量为2 750.5 ppm, 呼吸速率为229.2 ppm/h, 实验结果表明该系统能解决种子呼吸CO2浓度无法连续性测量、浓度检测精度低等问题。