[發明專利]一種平面激光誘導熒光混藥濃度場在線測量方法

無效

• 申請號: 201210579167.9
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103063636A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 管賢平;邱白晶
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于農業植保技術領域，具體涉及一種平面激光誘導熒光混藥濃度場在線測量方法。

背景技術

精確施藥方法根據病蟲草害及作物生長情況，按需施藥，以節省農藥，降低環境污染。采用自動混藥技術，可以根據不同的施藥需求，實時獲得所需濃度的農藥，實現農藥的精確按需噴施。在自動混藥過程中，混藥濃度場的實時在線測量是評價混藥效果、實現混藥濃度按需配置的重要指標。目前一些公知的混藥濃度的測量方法，如比重法（密度法）、導電率測量法、超聲波測量法等，一般只能測量平均濃度，不能夠進行混藥濃度分布情況即濃度場的準確測量。比重法即通過測量混合液的比重，如果已知原液及水的密度，則可以通過計算得到混合液的濃度，該方法可以實現濃度測量，但是要求原液與水的密度差異較大，難以實現在線測量，并且測量的只是平均濃度。另外有采用導電測量法，超聲波測量法等。這些測量方法對混合液的導電性、密度及顆粒大小的要求較高，測得的仍然是平均濃度。目前尚缺乏對混藥濃度場的有效在線測量方法。本發明旨在提供一種混藥濃度場的實時在線測量方法，以實現混藥濃度場的實時在線測量，為混藥性能特性提供測量依據，促進自動混藥技術在農業生產中的應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以實時在線測量混藥濃度場的方法，激光誘導熒光測量原理是：通過片狀激光激發帶有熒光示蹤劑的混合液，在與片光平面垂直的方向上設置CCD相機，獲得垂直方向的熒光圖像，熒光圖像的灰度值反映了熒光的強度。一般情況下，熒光強度與混合液濃度存在單調遞增關系，在一定的熒光示蹤劑濃度范圍內，熒光強度與混合液的濃度成正比。根據熒光圖像的灰度分布情況，通過合適的標定，可以獲得混合液的濃度分布情況即濃度場。

本發明的技術解決方案是：

（1）激光片光源的形成。采用固體激光器對激光進行激發，將激發后的激光通過片光成形部件形成片狀激光。當激光為532nm時，獲得片狀激光厚度為0.2-2mm時，效果更好。

（2）原液的形成。將熒光示蹤劑按固定比例加入農藥中混合均勻后形成原液。要求原液中熒光示蹤劑的濃度不超過熒光飽和濃度。當激光為532nm時，熒光示蹤劑可以為羅丹明6G。

（3）混合液的形成。原液在混藥器的農藥注入口注入，在混藥器的混藥室內與水混合，形成混合液。

混藥器要求是透明的，具有農藥注入口、水注入口、混藥室及混合液出口。

（4）熒光圖像的形成。將片狀激光照射混合液后用濾光片濾除激光波長的光，通過相機獲得熒光圖像。相機一般采用CCD相機，采用ICCD相機時，效果更好，能拍攝較弱的熒光圖像。

濾光片為長通濾光片，波長超過激光波長5nm以上即可。

（5）混藥濃度的標定。取步驟（2）所述的熒光示蹤劑-農藥按固定比例配制的原液，根據施藥時可能的濃度范圍，按步驟（3）稀釋原液配制至少2種以上濃度的均勻混合液，獲取熒光圖像，記錄該混合液對應的熒光灰度值，將該灰度值映射為對應混合液的濃度值。根據標定獲得的熒光灰度值和濃度值對應關系，通過曲線擬合的方式獲得熒光灰度與濃度的映射關系。

具體實施時，針對某種農藥只需要標定一次，多次標定可以提高濃度場測量的準確度。

（6）混藥濃度場的獲得。基于標定獲得的熒光灰度與濃度映射關系，對任意獲取的混合液通過CCD相機獲得的熒光圖像，進行校正和處理，獲得灰度分布情況，經過計算獲得該混藥濃度場。

本發明解決了現有混藥濃度測量方法只能測量平均濃度，不能準確測量濃度場的缺陷。

本發明的有益效果：本發明可以實現自動混藥中混藥濃度場的實時在線測量，為多種混藥結構和混藥方式的濃度場分析研究提供基礎數據。可以推動自動混藥技術的發展及在農業生產中的應用，實現按需施藥。

附圖說明

圖1是本發明的平面激光誘導熒光濃度場測量方法的示意圖。

圖2是本發明方法的測量流程圖。

1——激光器，?2——片光成形部件，?3——混藥器，4——相機，5——濾光片，6——處理計算機，?7——混藥器水注入口，8——混藥器農藥注入口，9——混藥器混合液出口

具體實施方式

結合附圖說明本發明的具體實施方式。

具體步驟為：

（1）固體激光器1激發532nm的激光，通過片光成形部件2形成厚度為0.5mm的片狀激光。

（2）采用透明玻璃的混藥器3，混藥器具有農藥注入口、水注入口及混合液出口，混藥器固定在片狀激光可照射區域，片狀激光經過混藥器3的中心軸線照射到混藥室。