[發明專利]厚度補償式葉綠素儀

有效

• 申請號: 201110443687.2
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102519880A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 方波;郭沖沖;陳愛軍;李加福;楊圣兵;任恬;李東升
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01B7/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于測試計量技術領域，涉及一種厚度補償式葉綠素儀。

背景技術

氮肥是全世界施用量最大的一類化學肥料，也是推薦施肥中最難于準確定量的一種肥料。究其原因，主要是由于缺乏能夠準確、迅速、經濟地判斷作物氮營養狀況及確定氮肥需要量的測試方法。我國是一個農業大國，氮肥用量，位居世界前列。全國每年化肥用量達15-20?億噸，其中氮肥用量達到5000?萬噸，按2010?年平均價，2000元/噸，每年全國氮肥購買花費將達100億元。但是，氮肥施用不科學，使得我國氮肥的利用率僅為30%左右。不合理使用氮肥，不僅造成資源浪費，農業生產成本增加，而且還會造成環境污染。

近年來，隨著人們對農業生產地區地表水和地下水污染的日益關注，如何準確地對作物進行氮肥推薦變得越來越重要。許多大田作物在缺氮時會表現出一些肉眼可見的癥狀，通過觀測葉片顏色變化來評價作物氮營養狀況已經在生產中獲得應用。利用葉色作為推薦施肥指標最初是在水稻上開始應用，葉色與葉片含氮量呈正相關。近年來，一種基于測定葉片葉綠素相對含量的手持式葉綠素儀方法引起研究者的關注。這種儀器可以在田間條件下無損檢測植物葉片葉綠素，已開始用于水稻氮肥推薦。

長期以來，以實驗室常規測試為基礎的傳統測試手段為取樣、測定、數據分析等，需耗費大量的人力、物力，且時效性差，不利于推廣應用。因此，無損測試技術近年來在作物氮營養診斷及氮肥推薦中得到了廣泛的關注，被認為極有發展前途的作物營養診斷技術。國內外專家與學者在植物氮素含量快速、無損研究也很多，有近紅外光譜檢測、多光譜圖像檢測、遙感影像處理檢測等方法。已推出一批成果產品，如日本產的CCN6000和SPAD-502葉綠素計，美國產的?CCM-200?葉綠素測量儀。國外儀器的缺點在于精度不夠高，且存在技術壁壘，價格昂貴，不適合田間作業或不能直接測量出植物氮素含量，在我國推廣困難。國內報道的該類儀器只有浙江大學研制的光譜技術的水稻葉片氮素測定儀。目前國內外葉綠素儀依然存在局限性，尤其是當葉片厚度變化時，會對植物葉綠素含量的測量結果產生影響。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種厚度補償式葉綠素儀，利用光路對植物SPAD值進行檢測，選用測量力小的高精度差動電感式微位移傳感器對植物葉片厚度進行采集，使用單片機集成電路實現光路輸出信號和微位移傳感器輸出信號的轉換、處理，利用測得的葉片厚度數據對SPAD值進行補償。采用單片機測控電路實現對植物葉片葉綠素相對含量的精確測定、處理、存儲、顯示等功能。

本發明解決技術問題所采取的技術方案為：

厚度補償式葉綠素儀，包括光路控制模塊、電源模塊、厚度采集和調理模塊、信號接收和調理模塊、單片機及AD模塊、液晶顯示模塊、MAX3232通信模塊和鍵盤輸入模塊。單片機及AD模塊分別與信號接收和調理模塊、厚度采集和調理模塊、液晶顯示模塊、MAX3232通信模塊、鍵盤輸入模塊連接；電源模塊向光路控制模塊、厚度采集和調理模塊供電；光路控制模塊發出光信號透過被測葉片后輸入至信號接收和調理模塊，信號接收和調理模塊實現葉片SPAD值的測量，厚度采集和調理模塊實現厚度參數的測量，厚度采集和調理模塊的輸出信號、信號接收和調理模塊的輸出信號輸入至單片機及AD模塊，經單片機處理后輸出測量結果，并可以通過MAX3232通信模塊與PC通信。

所述的光路控制模塊包括第一電容C1、三極管Q1、第一可變電阻R1、第一電阻R2、第一LED1、第二LED2、第一芯片U1和第二芯片U2。

第一電容C1的一端接地、另一端接第一芯片U1的1腳；第一芯片U1的2腳接+5V電源，第一芯片U1的3腳、4腳均接地；第一芯片U1的5腳、8腳均懸空；第一芯片U1的7腳接三極管Q1的基極，第一芯片U1的6腳分別與三極管Q1的發射極、第一可變電阻R1的可調端連接；第一可變電阻R1的一端接地、另一端懸空；三極管Q1的集電極分別與第二芯片U2的1腳、3腳連接；第二芯片U2的2腳接第一LED1的負極，第一LED1的正極接+5V電源；第二芯片U2的4腳接第一電阻R2的一端，第一電阻R2的另一端接第二LED2的負極，第二LED1的正極接+5V電源；第二芯片U2的5腳、13腳分別與單片機模塊中第十一芯片U13的19腳、18腳連接；第二芯片U2的7腳接地，第二芯片U2的14腳接+3.3V電源；第二芯片U2的6腳、8腳、9腳、10腳、11腳、12腳均懸空；所述的第一芯片U1型號為MAX6126，第二芯片U2型號為MAX4066。