Хронофлуорометр "ИФХ-1"

Один из первых интеллектуальных сенсоров-хронофлуорометров под названием "ИФХ-1" был создан в 1994 г. в Институте кибернетики им. В. М. Глушкова НАН Украины под руководством А. А. Снегура. Функциональная схема этого портативного хронофлуорометра показана на рис. 21.2. В его состав входили:

• выносной оптоэлектронный датчик ("прищепка"), в одной "щечке" которого располагался миниатюрный источник света и механическая шторка, а во вторую – фототранзистор со светофильтром; между ними вставлялся живой зеленый листок растения;

Рис. 21.2. Функциональная схема сенсора – хронофлуорометра "ИФХ-1"

• аналоговый блок, который усиливал и обрабатывал электрические сигналы от фотодетектора и превращал их в цифровую форму;
• микропроцессор, который управлял всей работой сенсора, в цифровой форме обрабатывал, накапливал полученную информацию, переводил ее в удобную для пользователей форму, вычислял значения диагностических величин;
• интерфейс RS232, через который полученная информация могла передаваться в персональный (профессиональный) компьютер для накопления и длительного хранения, дальнейшей обработки;
• дисплей – цифровой индикатор, на который выводили результаты измерений и обработки данных, другую информацию для пользователя;
• кнопки управления, с помощью которых пользователь мог выбрать нужный ему режим работы и управлять работой сенсора;
• первичный и вторичный источники электрического тока, обеспечивавшие автономное питание прибора в полевых условиях.

Первичным источником тока была аккумуляторная батарея. Вторичный источник вырабатывал все необходимые для работы сенсора номиналы питания. Выносной оптоэлектронный датчик, благодаря установленной на его оси пружине, мог раскрываться и закрываться как прищепка. Когда листок, прошедший темновую адаптацию, вставляли между щечками, то автоматически включался переключатель и шторка отходила. На листок начинал действовать актиничный сине-голубой свет, выделяемый с помощью соответствующего светофильтра, и одновременно замыкалась контактная пара. По этому сигналу в микропроцессоре запускались таймер, отсчитывающий время от начала освещения, и микропрограмма измерения интенсивности флуоресценции хлорофилла. Сине-голубой свет полностью поглощался красным светофильтром. Поэтому на фототранзистор попадало лишь красное излучение флуоресценции хлорофилла. Фототранзистор превращал его в пропорциональный электрический сигнал, который через гибкий кабель передавался в основной корпус сенсора, там усиливался в аналоговом блоке и превращался в цифровой код. Последний передавался в микропроцессор, где обрабатывался и запоминался. Отсчет и запоминание интенсивности флуоресценции производились по командам от микропроцессора в наперед заданные моменты времени.

На рис. 21.3 изображены спектр флуоресценции хлорофилла и спектральные характеристики светофильтров. Рисунок объясняет, как именно происходит спектральная фильтрация полезного, но слабого (меньше 0,1% от интенсивности возбуждающего света) сигнала флуоресценции.

Уже в первые образцы сенсора "ИФХ-1" была заложена нелинейная шкала времени, пропорциональная корню 8-й степени от времени, заданного в миллисекундах. Она была подобрана экспериментально и оказалась довольно удобной для пользования, поэтому была сохранена и в последующих модификациях этого хронофлуорометра.

Рис. 21.3. Спектральные характеристики светофильтров и флуоресценции хлорофилла