[發明專利]透射式無損檢測植物葉片含水量的裝置和方法

無效

• 申請號: 201010276404.5
• 申請日: 2010-09-07
• 公開（公告）號: CN101975759A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 吉海彥;侯瑞
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及農業技術中農作物含水量檢測技術領域，特別涉及一種透射式無損檢測植物葉片含水量的裝置和方法。

背景技術

在農業生產上，含水量條件是一個極其重要的自然條件。含水量是控制植物光合作用、呼吸作用和生物量的主要因素之一，水分虧缺直接影響植物的生理生化過程和形態結構，進而影響植物的生長、產量和品質。

含水量測量的標準方法是烘干法，但烘干法是有損測量，需破壞樣品，且測量時間很長，步驟繁瑣。于是出現了含水量的儀器測量法，有微波水分法、電容水分法、中子水分法、電極水分法等等。對植物葉片含水量測量的一般方法是烘干法、電容法、電磁波法等，但是這些方法一般都有破壞性、非連續性，并且很費時間。隨著光譜技術的發展，用光譜法測量葉片含水量成為一個研究的熱點。但用連續光譜(具有多個波長點)來分析葉片含水量，所用儀器體積大、重量重、價格昂貴，只適合在實驗室使用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何提供一種體積小重量輕，而且攜帶方便的透射式無損檢測植物葉片含水量的裝置，以快速、無損地檢測植物葉片的含水量。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供了一種透射式無損檢測植物葉片含水量的裝置，包括：單片機、與單片機相連接的信號采集模塊、人機交互模塊、存儲器和串口通訊模塊；其中，

所述信號采集模塊用于分別將波長為980nm和890nm的單色光照射葉片前和透過葉片后的光信號轉換為頻率分別與波長為980nm和890nm的單色光的光強成正比關系的采集信號，然后將該采集信號發送到單片機；

所述單片機用于根據采集信號計算葉片在波長為980nm和890nm處的吸光度，并根據葉片的吸光度計算葉片的含水量；

所述人機交互模塊用于完成信息的輸入、輸出和顯示；

所述串口通訊模塊用于實現所述單片機與外部設備之間的通訊，所述外部設備為個人計算機PC；

所述存儲器用于存儲樣本葉片在波長為980nm和890nm處的吸光度。

優選地，所述信號采集模塊包括依次連接的光源、窄帶濾光片、樣品室和檢測器；其中，

所述窄帶濾光片用于將光源所產生的光分別過濾成波長為890nm和980nm的單色光，以所述單色光作為穿透樣品室中的樣品的作用光，所述單色光穿透樣品的透射光作為承載樣品信息的分析光；

所述樣品室用于放置待測葉片樣品；

所述檢測器用于檢測作用光或分析光的光強，并將檢測到的作用光或分析光轉換為頻率與作用光或分析光的光強成正比關系的采集信號發送到單片機。

優選地，所述光源包括兩個波長為940nm的發光二極管LED；所述窄帶濾光片包括一個中心波長為890nm的窄帶濾光片和一個中心波長為980nm的窄帶濾光片。

優選地，所述單片機還用于將樣本葉片在波長為980nm和890nm處的吸光度信息保存在存儲器中，并通過串口通訊模塊將所述保存在存儲器中的樣本葉片在波長為980nm和890nm處的吸光度信息上傳到PC上。

優選地，所述單片機進一步包括計數器T0和定時器T1；其中，T0用于對光強轉換成的采集信號頻率進行計數；T1用于設定T0的計數時間。

優選地，所述人機交互模塊包括鍵盤和顯示器；其中，所述鍵盤用于控制單片機實現對采集信號的測量、存儲和顯示；所述顯示器用于實現對采集信號檢測結果的顯示。

本發明還提供了一種利用上述裝置進行無損檢測的方法，該方法包括：

步驟A、信號采集模塊分別將波長為980nm和890nm的單色光照射葉片前和透過葉片后的光信號轉換為頻率分別與波長為980nm和890nm的單色光的光強成正比關系的采集信號，并將該采集信號發送到單片機；

步驟B、單片機根據所述采集信號分別計算葉片在波長為980nm和890nm處的吸光度；

步驟C、單片機根據葉片的吸光度計算葉片的含水量。

優選地，在所述步驟B中，

所述計算葉片在波長為980nm和890nm處的吸光度的公式為：

A＝-log(I/I₀)＝-log(f/f₀)

其中，A為吸光度，I為波長為980nm和890nm的單色光透過葉片的光強，I₀為波長為980nm和890nm的單色光照射葉片前的光強；f為與I成正比的采集信號頻率；f₀為與I₀成正比的采集信號頻率。