[發(fā)明專利]一種油菜冠層信息光譜檢測儀

無效

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• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102735622A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶鵬程;吳迪;何勇;高吉興
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 馬士林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種植物信息光譜檢測的測量儀器，尤其涉及一種用于油菜冠層信息光譜檢測的測量儀器。

背景技術(shù)

植物葉綠素、全氮含量是植物營養(yǎng)的主要組成部分，是植物光合作用有關(guān)的最重要的因素，葉綠素是所有能轉(zhuǎn)化為植物營養(yǎng)光合作用的生物體，全氮是植物必需的營養(yǎng)元素之一，是氨基酸、蛋白質(zhì)、生物堿、核酸和葉綠素等物質(zhì)的主要組成成分。它們的含量可以直接或間接地反應(yīng)植物的生命體征，研究和檢測這些參數(shù)在植物中的含量具有重要意義。

太陽光投射到作物冠層葉片后產(chǎn)生的反射包括菲涅爾反射和漫反射。菲涅爾反射光沒有負(fù)載葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組分信息。光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)消減該反射光對監(jiān)測的影響。漫反射光負(fù)載了葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組分信息，能夠用于作物生長指標(biāo)監(jiān)測，是研制無損監(jiān)測儀光學(xué)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。

公開號為CN2864669Y的實(shí)用新型專利，公開了一種基于近紅外光譜的植物生長信息獲取裝置。近紅外發(fā)光二極管光源固定檢測臺內(nèi)，檢測臺與上檢測器轉(zhuǎn)臂連接，上、下檢測器轉(zhuǎn)臂鉸接；光纖的出射端與光電傳感器的輸入端連接；光電傳感器固定在檢測控制器內(nèi)，光電傳感器的輸出端與放大器的輸入端連接。它直接對植物葉片表面進(jìn)行植物生長信息檢測，并通過帶有溫度校正的植物生長信息定標(biāo)模型進(jìn)行校正，減少了外界溫度對檢測結(jié)果的影響；采用檢測器和密閉橡皮，形成檢測暗室，避免外界光源的干擾，提高檢測進(jìn)度和檢測速度，適合現(xiàn)場植物生長信息采集。

公開號為CN101625314A的發(fā)明專利，公開了一種高等植物生化參數(shù)非接觸監(jiān)測裝置，用于在無人照料的環(huán)境中，對植物干成水平的葉綠素，水分，氮素等進(jìn)行無損自動實(shí)時(shí)檢測。該發(fā)明采用了可見/近紅外光譜分析技術(shù)，對植物本身進(jìn)行檢測，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制；采用獨(dú)特的光源及采樣探頭一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了無人照，非接觸采樣，降低了裝置功耗；通過光纖技術(shù)，將采樣器件與主機(jī)分離，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離測量；采用可調(diào)恒流驅(qū)動電路，實(shí)現(xiàn)在測量參考信號和葉片信號時(shí)光源發(fā)出不同的光照強(qiáng)度，保證探測器始終可以高靈敏度響應(yīng)，解決了光電探測器檢測范圍有限的問題，提高了儀器的信噪比，確保儀器的測量精度。

現(xiàn)有技術(shù)的不足是無法實(shí)現(xiàn)快速、精確、無損測定植物養(yǎng)分信息，也不便于大規(guī)模農(nóng)田作物養(yǎng)分信息檢測和管理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種油菜冠層信息光譜檢測方法的測量儀器，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)快速、精確、無損測定植物養(yǎng)分信息，也不便于大規(guī)模農(nóng)田作物養(yǎng)分信息檢測和管理的問題。

一種油菜冠層信息光譜檢測儀，包括光譜探測頭和用于接收和處理所述光譜探測頭輸出信號的MCU，所述MCU還分別連接有指令輸入單元、顯示單元、存儲單元及無線收發(fā)單元。

所述的光譜探測頭包括在光路上依次布置的光譜檢測信息通道、濾光片、光電傳感器，以及與所述光電傳感器電路連接的DSP處理器。

所述的DSP處理器與MCU之間通過接口電路相連。

所述的光電傳感器電路和DSP處理器之間設(shè)有用于對所述光電傳感器的輸出信號進(jìn)行調(diào)理與放大的預(yù)處理單元。

所述的DSP處理器連接無線傳輸模塊，作為優(yōu)選，所述無線傳輸模塊可選用LEA低功耗無線傳輸模塊，便于使光譜探測頭在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中實(shí)時(shí)采集信息，并進(jìn)行無線信號的傳送。

作為優(yōu)選，所述的DSP處理器連接有GPS定位模塊，可獲得當(dāng)前檢測所在區(qū)域，連同對應(yīng)的檢測信號一并發(fā)送至上位機(jī)，使用者可獲知指定區(qū)域內(nèi)植物生長信息。

所述的光電傳感器至少包括兩部分感光區(qū)域，一部分接收來自所述濾光片的透射光，另一部分直接接收太陽光。直接接收太陽光可進(jìn)行光強(qiáng)校正，提高測試精度的準(zhǔn)確性，消除日光變化對測試的影響。

所述的MCU上設(shè)有用于連接上位機(jī)的RS232通信接口，用于將從光譜探測頭接收到的信息傳送到上位機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

所述的DSP處理器與MCU之間的接口電路可以使用RS485通信接口或12C通信接口。

所述指令輸入單元為鍵盤形式或觸摸屏等，方便管理人員指令操作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明油菜冠層信息光譜檢測儀檢測精度高、性能可靠、可實(shí)現(xiàn)快速、無損測定植物養(yǎng)分信息，且可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)字化管理。

(2)本發(fā)明油菜冠層信息光譜檢測儀結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，且測量辦法對作物生長無影響，可實(shí)時(shí)動態(tài)掃描。

(3)本發(fā)明油菜冠層信息光譜檢測儀成本低，適用于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大面積推廣使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中油菜冠層信息光譜檢測儀的結(jié)構(gòu)示意圖。