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29 溫室生產用感測器的介紹與使用 陳加忠 國立中興大學生物系統工程研究室 教授 在台灣使用設施進行作物栽培已為多數 園藝生產者加以肯定。使用設施可用以保護 作物不受外界逆境所傷害,因此作物在設施 內部可以存活,有機會持續成長。但是傳統 設施如遮雨棚只有擋雨的功能,遮蔭棚只能 減少進入設施內部的光量,都沒有積極輔助 的功能,因此設施栽培者逐漸採用功能更完 備的溫室。 溫室具有屋頂與牆壁,具有與外界隔離 的空間,加裝各種環控設備後可以調節內部 的微氣候,因此溫室內部的溫度、相對溼 度、光量、光質與風速等栽培條件都能維持 在最適合作物的狀況。國內使用溫室進行作 物栽培主要為蘭花。然而蘭花溫室的推廣使 用已有多年,但是許多使用者仍然維持著以 往使用簡易設施的觀念,只是用以維持作物 能夠不死、能夠生長的環境,而不是用以提 供作物最適合的環境。也因為如此,蘭花的 生產數量與品質至今仍然未能掌握。具體的 指標為出成率,至今未達七成。 溫室栽培的積極意義是能夠使得內部環 境維持適合作物的生長。為達到此目標,面 臨的問題如下: 1.溫室的環控設備是否具備?例如沒有加裝 熱風機的溫室,在冬季寒流來臨的 夜間則無法維持18℃以上的氣溫。溫室 僅有風扇與水牆而未曾搭建催花冷房,在夏 天的白日,溫室內部氣溫無法低於25℃。 2.溫室環控設備的功能是否適切:雖然已有 裝設各種環控設備,但是其功能是 否達到需求。為達到此環控功能因此裝 設自動控制系統。但是設備的安裝又引出另 一問題,自動控制系統能否達到預設功能? 需要加溫時能否自動啟動加溫機?需要降溫 時能否啟動風扇與水牆?為了瞭解環控系統 的作業功能,溫室的環控設備必須搭配各種 感測器。感測器的量測值與控制系統預定值 比較後,用以控制環控設備的動作。控制系 統的預定值應該是作物栽培的最佳環境。因 此溫室生產使用感測器第一個目的是用以進 行微氣候的自動調節。 3.溫室內部作物的最佳栽培環境? 環控設備的衍生設定問題在於溫室內作 物最佳的栽培環境是什麼?此最佳環境值才 是控制系統的預設條件。要得到此栽培資 料,必須對於作物的生長進行分析研究。作 物的生理資料即是藉由各種感測器的測定值 加以分析研究。溫室生產使用感測器第二個 目的是用以進行作物生理的研究。 4.如何重現作物的最佳環境 建立作物完整的栽培技術之後,此類作 物在溫室內部的生產時程可以掌控,生長數 量得以穩定,生產品質得以一致。栽培知識 不但要求完整系統化,各參數條件都是需要 量化。因此在國內擴大生產面積時容易重複 已有的技術。由於生產技術已量化,量化指 標由感測器檢測,生產技術得以應用於不同 的地區,甚至不同的國家。以客觀的量化指 標為生產過程管理作業的依據,而不是憑藉 個人主觀的經驗。這種客觀的量化指標是以 感測器的量測數值為依據,作為品管檢測的 指標。換言之,在不同的生長地區雖然是使 用不同結構的溫室、不同廠商的環控系統與 作業機具,而藉由感測器的量測可以重現相 同的生產環境。不論是國內擴大量產或是海 外基地的建立,都有準則依據可依循。這是 溫室生產使用感測器的第三個目的。 溫室生產的感測對象 在溫室內部進行作物栽培,需要的感測 對象有三大類:氣體環境、根部環境與植物 生理狀況。 氣體環境代表作物地上部(莖、葉、 花、果實)等所屬的環境,量測項目有溫 度、相對溼度、光量、光質、風速或風量、 二氧化碳濃度等。 根部環境代表作物地下部(根部)所屬 的環境,量測項目有介質溫度、水分含量、 酸鹼度(pH)、電導度(EC)等。 植物生理狀況包括其外在狀況與內在生 理功能。外在狀況如葉溫、葉面積、葉幅寬 度、葉綠素含量、莖直徑、果實大小等。生 理功能包括光合作用速率、呼吸作用速率、 蒸散作用速率等。以蝴蝶蘭為例,對於成長 1.indd 29 2008/12/18 上午 08:52:45

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    溫室生產用感測器的介紹與使用陳加忠

    國立中興大學生物系統工程研究室 教授 

    在台灣使用設施進行作物栽培已為多數園藝生產者加以肯定。使用設施可用以保護作物不受外界逆境所傷害,因此作物在設施內部可以存活,有機會持續成長。但是傳統設施如遮雨棚只有擋雨的功能,遮蔭棚只能減少進入設施內部的光量,都沒有積極輔助的功能,因此設施栽培者逐漸採用功能更完備的溫室。 溫室具有屋頂與牆壁,具有與外界隔離的空間,加裝各種環控設備後可以調節內部的微氣候,因此溫室內部的溫度、相對溼度、光量、光質與風速等栽培條件都能維持在最適合作物的狀況。國內使用溫室進行作物栽培主要為蘭花。然而蘭花溫室的推廣使用已有多年,但是許多使用者仍然維持著以往使用簡易設施的觀念,只是用以維持作物能夠不死、能夠生長的環境,而不是用以提供作物最適合的環境。也因為如此,蘭花的生產數量與品質至今仍然未能掌握。具體的指標為出成率,至今未達七成。

    溫室栽培的積極意義是能夠使得內部環境維持適合作物的生長。為達到此目標,面臨的問題如下:1.溫室的環控設備是否具備?例如沒有加裝 熱風機的溫室,在冬季寒流來臨的  夜間則無法維持18℃以上的氣溫。溫室僅有風扇與水牆而未曾搭建催花冷房,在夏天的白日,溫室內部氣溫無法低於25℃。2.溫室環控設備的功能是否適切:雖然已有 裝設各種環控設備,但是其功能是  否達到需求。為達到此環控功能因此裝設自動控制系統。但是設備的安裝又引出另一問題,自動控制系統能否達到預設功能?需要加溫時能否自動啟動加溫機?需要降溫時能否啟動風扇與水牆?為了瞭解環控系統的作業功能,溫室的環控設備必須搭配各種感測器。感測器的量測值與控制系統預定值比較後,用以控制環控設備的動作。控制系統的預定值應該是作物栽培的最佳環境。因此溫室生產使用感測器第一個目的是用以進行微氣候的自動調節。

    3.溫室內部作物的最佳栽培環境? 環控設備的衍生設定問題在於溫室內作物最佳的栽培環境是什麼?此最佳環境值才是控制系統的預設條件。要得到此栽培資料,必須對於作物的生長進行分析研究。作物的生理資料即是藉由各種感測器的測定值加以分析研究。溫室生產使用感測器第二個目的是用以進行作物生理的研究。4.如何重現作物的最佳環境  建立作物完整的栽培技術之後,此類作物在溫室內部的生產時程可以掌控,生長數量得以穩定,生產品質得以一致。栽培知識不但要求完整系統化,各參數條件都是需要量化。因此在國內擴大生產面積時容易重複已有的技術。由於生產技術已量化,量化指標由感測器檢測,生產技術得以應用於不同的地區,甚至不同的國家。以客觀的量化指標為生產過程管理作業的依據,而不是憑藉個人主觀的經驗。這種客觀的量化指標是以感測器的量測數值為依據,作為品管檢測的指標。換言之,在不同的生長地區雖然是使用不同結構的溫室、不同廠商的環控系統與作業機具,而藉由感測器的量測可以重現相同的生產環境。不論是國內擴大量產或是海外基地的建立,都有準則依據可依循。這是溫室生產使用感測器的第三個目的。溫室生產的感測對象 在溫室內部進行作物栽培,需要的感測對象有三大類:氣體環境、根部環境與植物生理狀況。  氣體環境代表作物地上部(莖、葉、花、果實)等所屬的環境,量測項目有溫度、相對溼度、光量、光質、風速或風量、二氧化碳濃度等。  根部環境代表作物地下部(根部)所屬的環境,量測項目有介質溫度、水分含量、酸鹼度(pH)、電導度(EC)等。  植物生理狀況包括其外在狀況與內在生理功能。外在狀況如葉溫、葉面積、葉幅寬度、葉綠素含量、莖直徑、果實大小等。生理功能包括光合作用速率、呼吸作用速率、蒸散作用速率等。以蝴蝶蘭為例,對於成長

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    性狀的量測指標,包括葉幅、葉片角度、葉面積、葉片長寬比值、單莖厚度、與葉片糖份含量等。再論感測器使用與栽培技術  台灣蘭界常常留傳如下的話語:”會種大白花,不見得會種大紅花”,”在台灣一流的高手,派到美國反而發揮不出功力”,”研究單位發表的成果無法實現”。上述這些話語,有一大部分的原因都與感測技術相關,與量化數據有關。  以蘭花澆水施肥為例,台灣的蘭園常有一些口訣。例如”夏天一週澆一次,冬天十天澆一次”。”剛剛移植澆水要二分水,八分乾。根系開始生長後要五分水,八分乾。”但是這種由長久經驗累積而成的技術在國外不一定可用。在不同的溫度與相對濕度環境,介質(如水苔)的蒸散量不同。在海外蘭園其介質的含水率對時間的變化與台灣原來的變化趨向不見得相同,因此傳統以7天、10天為單位則不見得可施用於國外。要連結臺灣經驗到海外,最可靠的方式是採用感測技術。在台灣先以介質水分計量測介質水分含量,瞭解澆水作業對介質水份影響的量化依據。再以此量化數值用於海外蘭園作為管理依據以進行灌溉作業。對於施肥作業也是如此。水草中EC、pH值都是可做為參考數值,做為施肥量與施肥時間的依據。建立EC、pH值資料仍是需要憑藉感測器。  台灣學術界的研究報告往往因為無法提供量化的數據,因此在業界無法推行採用。例如國內研究單位發表的蝴蝶蘭抗開花報告認為在夜間22:00至翌日2:00am,以300lux螢光燈進行光照可抑制蝴蝶蘭出梗。此研究試驗報告主要問題是沒有清楚地交代試驗時蘭花葉片上方真實的光量數值,也沒有說明蘭花日夜溫度的設定值。因此在實際應用無法重現其實驗環境,也無法得到相同結果。使用感測器的疑慮問題  雖然感測技術對於溫室栽培環控與管理作業如此重要,但是台灣溫室產業對於感測技術並未普遍重視。溫度計通常只是用於溫室環控設備以控制風扇、水牆與加溫機等機器動作。溫度感測器只被視為一種附屬工具。遮蔭網動作主要還是利用時間控制或是人力控制,只有近年來才開始採用光量控制。溫室業者對於感測器仍存有許多疑慮,主要的疑慮有兩類:

    一、觀念的調整  以人為經驗、以感官感覺是一種直接了當的本能,而感測器是使用電子式儀器。傳統栽培技術是憑藉感官的直覺與多年的經驗。以感測器量測則是要採信人體感官以外的電子儀器,量測值由指針或數字顯示。如何將原先依靠直接的感官感受轉為信任感測器的間接測量值,此即是觀念的調整。

    二、感測器的量測性能  感測器的量測值是否準確?這是許多使用者的疑慮。感測器的準確性的影響因子包括硬體構造,例如使用的元件材料、校正方式、時間老化等。也包括使用者的使用方式是否正確等。由於兩方面影響因子又是多重交互影響,因此造成使用者對量測值的疑慮。感測器的硬體構造對感測性能的影響是屬於製造廠商的技術水準。使用方法是否正確則必須由使用者自行留意。

    使用感測器常見的問題  感測器的量測值受到質疑,除了感測器本身硬體的結構問題,另一類問題來自使用技術的不適當。常見的問題介紹如下:

    一、感測器的使用是否正確  以溫度量測為例,如果將氣溫計直接暴露在陽光下,量測得到的溫度不是真正的氣溫,而是空氣溫度的熱量與陽光的能量給予溫度計的綜合反應,因此測量值偏高。使用乾溼球溫度計量測相對溼度,溼球溫度計必需有吸水物質覆蓋,給予的水量要足夠,通過的風速要大於每秒3公尺。如果上述使用條件不恰當,量測的濕球溫度不是真正的濕球溫度,所計算的相對溼度將是偏高值。

    二、量測位置是否有代表性  溫度計的位置如果貼近樑柱,由於金屬材料在陽光增加時吸熱快,溫度高於空氣溫度。傍晚陽光減弱,金屬散熱降溫速率又快於氣溫。因此溫度計如果貼近金屬物,量測溫度與真正溫度則有不同。  介質內酸鹼值(pH)與電導度(EC)的量測值受到取樣技術的影響。通常是將介質內水分擠出以進行量測,因此取樣前澆水的水量,澆水後靜置的時間,擠出水份的數量等作業方式都影響了量測值。在每次取樣作業時要使用相同的方式,量測值的比較才有意義。

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      介質水分量測值與植株位置有關。靠近植床兩側的植株,由於盆器接近走道蒸散容易,含水量往往低於植床中間的植株。 植物接收的光量與植物位於溫室內部的位置有關,與光量計的放置高度更有關係。正確的量測點應該是放置於植物最上位葉片的上方。而不是放在屋頂下方。

    感測器量測數值的積極意義  感測器的量測除了用以做為環控作業的比較依據,可用以判別作物的生理狀況,可做為量產管理生產歷程的檢視依據,還可以做為栽培作業的管理指標。因此溫室栽培使用感測器的第四個目的是用以做為栽培管理的依據。一些實際應用例子說明如下:  以風速計定期量測通過水牆的風速,除了可用以計算溫室的通風量,也可以判別水牆外側防蟲網的阻塞程度。 在安裝催花冷房環控設備(冷風機、冰水管路等)的過程中,可以以光量計量測值比對平均光量值。如果某一量測點的光量特別低,代表此區域受到物件遮掩而影響光量,未來也將影響開花品質。 在裝設內循環風扇的溫室可用風速計量測不同位置風速,如果有些量測值特別低,代表此區域為通風作業的停滯點。  冬季加溫機動作時以溫度計檢查各溫室角落溫度,可以查探加溫效果是否均勻。展望以蘭花生產為例,自趣味栽培走向企業經營,其中一項重點是生產環境的掌握。荷蘭蝴蝶蘭生產技術其營養生長環境日溫28℃,夜溫26℃,光量8000 lux~12000 lux。催梗作業環境日夜溫度為20/18℃。此環境設定值即是其溫室內部微氣候控制設備的作業目標,也為其生產過程中感測器檢測的參數值。荷蘭以此環境調解基準可以在不同國家建立其生產基地,可進行計畫生產。 台灣蘭園習慣以經驗,以直覺方式進行栽培作業,而不相信量化數據,不常使用感測設備。一些蘭園在建立海外基地後,難以重現台灣的生產環境。例如在美國東北地區冬季溫室以經驗方式進行蝴蝶蘭摧梗技術,加溫後形成內部相對濕度太低,因而造成落蕾的傷害,此即是其中一個實例。 溫室栽培使用感測器的積極意義並不只有此篇文章介紹的四項。要進入現代產業,要掌控生產環境,就從感測器的使用開始。

    溫室作物栽培使用的感測器 感測器是來自工業界生產的產品,感測器原來的設計並未有所謂的農業專用感測器。然而農業生產環境與一般工業廠房內環境有所不同。農業生產環境通常暴露在陽光下,溫度的變化範圍遠高於工場。因為作物生產需要灌溉作業,相對濕度遠高於一般大氣環境。此外農業環境變化快速,變化幅度大,而且多灰塵,多泥濘。在此種應用條件,並不是所有工業界使用的感測器都能於農業環境下使用。

    一、溫度計 常用的溫度計由其結構與感測原理可分成玻璃溫度計、雙金屬溫度計、電學式溫度計與近紅外線溫度計。  以往在蘭花溫室環境管理所使用的感測器主要以玻璃溫度計為主,延伸的產品為高低溫溫度計與乾濕球溫度計,為了連續紀錄溫濕度,經常使用的裝置為圓筒式自動紀錄器。 玻璃溫度計是最常見的溫度計,準確性不佳,但是穩定性最好。玻璃溫度計成本低,使用方便,以目視法即可得到量測匀,但是其準確性受到間隔刻度的限制,而且使用者目視角度也影響了讀出數值的正確性。自原先溫度環境移置另一溫度環境,需要一段反應時間。這些都是使用玻璃溫度計的限制條件。  雖然玻璃溫度計準確性不如其他電學原理開發而成的溫度計,但是其量測原理為液體的收縮與電學性質無關。因此不受其他電子訊號影響,也不會隨使用時間而輕易影響性能。因此在量測系統使用工具也有另一種校正專用的玻璃計,量測溫度範圍較窄,例如20-40℃,玻璃柱的長度仍然與原來慣用的溫度計相同,因此每一刻度代表0.2或0.5℃,量測準確度因此更為提昇。  高低溫度計利用玻璃柱內水銀或其他液體隨溫度變化的伸縮作用,以不同液體位置以顯示每日的最高與最低溫度。  滾筒式自動紀錄器的結構可分為量測與紀錄兩部份。量測設備由兩種劃線針組成,因為溫度與相對濕度的變化而進行上下移動。紀錄裝置以電池為動力,圓筒每星期剛好旋轉一圈。圓筒上的紀錄曲線也恰好是代表一周溫、濕度紀錄匀,再由此紀錄紙上直接讀取溫、濕度。此種紀錄器的主要問題為量

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    測性能不良。溫度誤差約2-3℃,相對濕度誤差值約5-15 %RH。只能用以代表長時間的趨勢,對於短期的溫濕度變化無法量測。 雙金屬溫度計的感測是利用金屬隨溫度而熱漲冷縮的原理。不同材質的金屬隨溫度變化,其長度變化並不相同。因此將兩片金屬片連結,因溫度變化影響而產生彎曲。此彎曲量可用以進行控制作業,也可用以驅動指針而顯示溫度。此型雙金屬溫度計主要的問題是對溫度變化的反應慢,準確性差。 以電學原理所開發製作的溫度計共有三型:熱偶線、熱電敏與熱電阻。感測元件可以為金屬(雙金屬線-熱電偶,單一金屬線-熱電阻)或是半導體(熱電敏)。感測元件都以金屬包覆以保護元件。保護層越厚對於外在環境的抵抗性能更強,但是量測作業需要反應的時間愈久。商業用電子式溫度計其售價自千元至數千元。感測的準確性影響其價格。以工業等級區分,愈準確的溫度計當然要價愈高。1.電阻式溫度計 (Resistance thermometers)  此型溫度計的量測原理是因為金屬的電阻因溫度變化而變化,最常用的材料為白金。在農業環境內(例如0-50℃)此金屬材料的電阻與溫度變化線性關係良好,因此準確性也是最好。通常可維持於±0.2℃的範圍。2.熱電敏溫度計(Thermostats)  此型溫度計的感測元件為半導體。溫度變化時電阻增加或減少,但是電阻變化量是非線性關係。此種溫度計適用於狹窄的溫度範圍,可以維持適切的準確性。3.熱電偶溫度計(Thermocouples)  熱電偶溫度計是利用兩條金屬線在溫度變化下具有電壓輸出的特性。其量測範圍廣,容易使用,感測點可以製作成為十分微小。以往的主要缺點是其非線性反應與準確性不良。近年來因電子工業的進展,準確性已大為改善。  電子式溫度計主要的困擾是老化問題,隨著使用時間,感測性能逐漸偏離,因此需要定期校正。另一個使用問題在於進行量測作業時需要與量測對象接觸,因此對於植物本體(葉片、單莖、花朵等)的量測作業並不方便。 非接觸溫度計的量測原理在於量測對象的輻射熱量,而再換算成該目標物件的溫

    度。因為絕對溫度不為零的物件可以以熱輻射方式向周圍環境放出能量,因此以感測元件接收其近紅外線波長範圍的發射能量再計算其溫度值。以接收的物件能量計算物件溫度必須預先設定此待測物件的表面放射率。以此型溫度計進行溫度量測,最大的優點是不需要與對象接觸,因此不影響量測對象的生理作用。在進行作物本體溫度感測(如葉溫、花瓣溫度、果實溫度等)特別重要。在適當的校正下,此型溫度計的準確性為±0.2℃~±0.5℃。  近紅外線非接觸型溫度計其量測性能與售出價格相關性極高。量測性能±2℃~±3℃的產品價格是在一萬元新台幣之內。適合進行植物本體量測,準確性±0.1~0.3℃的產品則需要數萬元以上。 溫室環控作業中氣溫感測的準確性十分重要,直接影響了加溫機、風扇與水牆等設備的動作。連接自動控制器的感測器通常為電子原理作用的溫度計。此型溫度計最需要留意的事項是量測性能隨著使用時間而產生老化現象,造成量測值逐漸偏離。對此問題有兩個解決方案:1.以檢驗型玻璃溫度計定期比對溫度計2.在溫室內部安裝兩只溫度計,溫度計輸出

    值連接微處理機,利用內建程式比對兩只溫度計的變化量,用以判別是否有異常量測值。

      在台灣亞熱帶氣候下,以電子原理開發完成的溫度計一年至少要校正一次。

    二、相對濕度計  在農業環境常用以量測相對溼度的感測器有毛髮指針濕度計、自走式溼度計、乾濕球溫度計、電容式相對濕度計與電阻式相對濕度計。  毛髮指針濕度計與自走式溼度計的量測誤差為±5%至±10%,因此僅具有參考意義,不適合用以進行自動控制作業。  乾濕球溫度計有兩只玻璃柱溫度計。其中乾球溫度計為一般通用的溫度計,濕球溫度計則是在溫度計的玻璃球上包附棉花等吸水性物質,以毛細作用吸收水分在球體表面蒸發。空氣通過此球體,因為吸收的水分蒸發成為水蒸氣,因此溫度逐漸降低。溫度降低至最底限的溫度稱為濕球溫度。由乾球溫度與濕球溫度可以計算相對濕度,也可以直接查表或查圖以得到相對濕度匀。

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      要能量測得到正確的濕球溫度,除了溫度計要具有足夠的準確性,濕球量測技術必須滿足以下條件:1.要有足夠的水量,以提供蒸發所需水份2.要有足夠的風量通過溫度計的濕球表面。一般而言,風速要大於3 m/sec。許多放置在溫室內部的乾濕球溫度計都未能符合此標準。

      濕球溫度量測常見的不適當現象有濕球溫度的盛水匣內水分不足,或是完全乾涸,或是通過的風速太小。 乾濕球溫度計是同時量測乾球與濕球溫度,再以兩個溫度依圖示或表格以換算相對溼度。乾球與濕球溫度計其準確性與其使用的溫度計量測性能有關,然而濕球溫度的量測技術更是顯著影響了其量測值準確性。乾溼球溫度誤差為±0.3℃,相對溼度誤差值為±5%RH。兩溫度量測誤差為±0.5℃,相對溼度誤差值則為±10%RH。 依國際氣象協會的規定,進行濕球溫度量測時,要供給溫度計表面足夠的水量做為蒸發之用,通過濕球溫度計的表面風速通常要大於3.0 m/sec。如果此兩條件不完全具備,量測的濕球溫度則不正確,造成相對濕度計算結果偏高。  以電學原理開發而成的相對濕度計有兩型:電容式與電阻式。由於感測元件的電容匀或電阻值因為空氣中的相對濕度變化而改變,因此可利用此種特性直接量測相對濕度。但是電子式濕度計的準確性與持久性都是取決於電子元件的性能。電容式的量測範圍為10%~95%RH,電阻式量測範圍為15%~90%RH。兩者量測準確性為±2%~±3%RH。 在高濕環境下,電容式相對濕度計因為容易結露而造成電路短路而損壞。電阻式相對濕度計則無此問題。因此在亞熱帶高濕環境,電阻式元件比較適合採用。 以電學原理開發而成的相對溼度計,在高溫高濕環境容易老化,因此每半年至少校正一次。  許多低廉的產品(售價1萬元以下),可以使用期限往往不到半年。準確性 2﹪的產品(通常為國外引入)售價則在15000元以上。

    三、光量計 光量計依其波長量測範圍可分類如下:

    紫外光能量計、可見光能量計、照度計與全日照計。  紫外光能量計又可分成UV-A計、UV-B計與UV-A&B計,個別量測紫外光B段(280-315nm)、紫外光A段(315-380nm),或是紫外光A&B(280-380nm)的能量。 由於紫外光光譜影響了昆蟲的活動、花青素的形成與植物乾物質的分配等生理活動,因此在選用溫室披覆材料時要預先檢測陽光光源對此披覆材料各波段的透光率。  可見光計的單位是lux,原來為建築工程與環境工程人員用以量測人眼所能接收的光能量,量測波長為380-760nm。幾十年來也一直為園藝生產者引用。 在學術研究上採用的光能量計稱為光合作用能量計。量測波長為400-760nm,單位為μmol/m2-s。 全日照量能量計量測照射至地面所有陽光的能量,波長量測範圍為280-3800nm,量測單位為w/m2。 所有光量計的感測元件幾乎是矽二極體,量測準確性±5-8%。只有擔任校正的全日照計是以熱偶線元件製成熱電堆(Thermopiles)元件,準確性為2-5%。通常為兩年校正一次。但是一些成本低廉的光量元件所製作的照度計,幾乎每9-12月就要定期校正。 全日照量計、可見光能量計與照度計,放置在相同光源下其量測值可以互相計算。但是在不同光源下方的量測值,其數值不可以相互換算。

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      使用光量計的誤差來源包括1.校正技術,2.感測元件放置水平程度,3.量測位置的代表性。尤其以量測位置的代表性是最大的誤差值。  照度計的售價十分便宜,有3000元以下的產品,量測性能其準確性為±5~±7%。也有6000-9000元範圍的產品,準確性為±3~5%(圖5)。由於建築業的普遍利用,此型產品十分普及。但是使用時要留意照度的意義。以Lux為量測單位對植物而言並不是適當的量測單位。可以做為栽培管理的參考,但無學理的依據。PAR計則屬於植物生產專用的光能量感測器,其成本當然遠高於照度計。全日照感測器因為量測所有陽光的能量。因此特別適用於溫室環控中遮蔭網的控制作業。

    四、風速計  風速計的量測原理有熱線式與風葉式。熱線性風速計準確性高,可量測微小風速。熱線型的風速計其感測原理是以兩支溫度計量測其溫度差異匀。一支溫度計隱藏在感測器內部,另一只溫度計以細金屬元件的形式暴露在空氣中。給予一定的電壓,金屬線產生熱量,熱量又被通過的風量給帶走。因此通過的風速愈大,溫度就愈低。由溫度量測值可以推算通過的風速值。此型感測器準確性高,又可以量測低風速(0.3 m/sec以下),準確性在±0.1m/sec範圍。但是構造精巧而容易損傷,因此使用時必須十分細心要避免撞擊,售價也相對昂貴。  風葉式風速計以風葉的轉速以計算風速。傳統元件採用發電機原理,轉速愈快產生的電壓能量愈高。但是由於轉動軸摩擦阻力的影響,並不適用於低風速量測。新近的量測原理是以光學探查風葉轉速。因為不必用來驅動發電機構,磨擦力影響小,量測性能更加精確。此型風速計售價都在數千元範圍,準確性可以維持 0.1 m/sec,但是由於磨擦阻力的影響,並不適用低風速(0.3 m/sec以下)量測。  風速計性能十分穩定,每年進行一次校正即可。

    五、二氧化碳濃度計 在亞熱帶環境下,溫室需要經常通風以驅逐累積熱量,因此溫室內部二氧化碳濃度

    的變化量不大。但是在菇類生產中,許多低溫菇在密閉環境內成長,利用冷凍機械降低室內溫度。栽培室內二氧化碳濃度對於菇類生長都顯著影響。 近年來,手提式輕便型二氧化碳濃度計已商品化。在取樣管上有透氣膜以限制其他氣體通過,二氧化碳分子則可以透過此透氣膜。在取樣管內通過穩定波長的近紅外光。二氧化碳的濃度影響了近紅外光的被吸收能量。以吸收量與原先能量的比例值可以計算空氣中二氧化碳濃度。 此型感測器每半年必須校正一次。

    六、攜帶式感測器  除了上述的數種感測器,近年來由於電子工業的發達與感測元件成本逐漸降低。以各種感測元件配合微電腦電路進行感測,再以數字訊號直接顯示。所使用的動力為乾電池。此種感測器重量輕、攜帶方便,可以以手持方式在溫室各位置進行量測。因此此類型感測器除了用於工業環境,在設施栽培作業也是方便使用的量測器材。傳統溫室設備不容易立即升級為現代化的環控設備,以各型攜帶式感測器進行溫室內部微氣候量測對於生產管理幫助極大。  綜合型感測器是將兩型以上的感測元件裝置於同一量測裝置,而且共用顯示元件,目前商業化的綜合型感測器包括:1.溫度與相對濕度計  同時量測空氣的溫度與相對濕度,有些感測器又同時可以計算露點溫度。2.溫度與風速計  幾乎所有的攜帶式風速計都具有此雙重功能。同時量測溫度與風速,而且同時顯示。3.溫度/相對濕度/風速計  此種感測器自風速計改裝而成,在風葉元件附近加裝溫度與相對濕度感測元件,同時進行三種環境因子量測。4.溫度/相對濕度/二氧化碳濃度計5.溫度/相對濕度/風速/照度計  此種感測器為目前最多功能的感測裝置。溫度感測除了已有的空氣溫度感測元件,而且可另外加裝熱偶線感測元件以進行灌溉水與介質等溫度量測。其讀出匀有5種,售價也在新台幣1萬元以下。

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