[發(fā)明專利]一種植物葉片三維光分布的檢測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310008557.5
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103063301A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方慧;杜朋朋;胡令潮;何勇;張暢
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/42
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物葉片光譜檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種植物葉片三維光分布的檢測裝置及方法。

背景技術(shù)

植物葉片在光的照射下，會在葉片的上表面產(chǎn)生反射光和透過葉片上表皮、葉肉組織、下表皮等在葉片的下表面產(chǎn)生透射光(如圖1所示)。葉片上表面反射光在葉片上部空間分布并不是均勻分布的，透射也不是均勻分布。

從400nm至2500nm的光譜范圍，可以分為三個部分：在400-800nm的可見光特點是光合色素的吸收光的能力較強，近紅外區(qū)域(800-1100nm)的吸收受限于干物質(zhì)，然而卻是多級散射出現(xiàn)的區(qū)域，原因是葉片中間結(jié)構(gòu)有許多的細小空氣部分推動反射和透射水平；在1100-2500nm中紅外區(qū)域也有強烈的吸收，主要是在鮮葉區(qū)的水區(qū)，其次是枯萎葉子的干物質(zhì)。

因此，不同的光入射到葉片的角度和光離開葉片表面的角度經(jīng)過實驗研究發(fā)現(xiàn)這些帶有角度的不同波長的出射光包含大量的葉片的生物量和葉片結(jié)構(gòu)的信息量。已有許多的論文著眼于利用植物葉片的這種光的二向反射特性來研究植物葉片的光學(xué)特性。植物葉片漫反射分布裝置伴隨研究而逐漸出現(xiàn)。

傳統(tǒng)的檢測裝置和檢測方法只有一只探測器對物體進行探測，得到兩維空間光分布不能滿足對漫反射體空間光分布的測量需要。

針對這種傳統(tǒng)裝置和方法的不足，專利號為ZL96239489.0的中國發(fā)明專利文獻公開了一種漫反射體三位空間光分布的測量裝置，涉及對漫反射物體特性的測量，特別是用于遙感技術(shù)領(lǐng)域中對地物葉面三維空間光分布進行測量，該裝置由轉(zhuǎn)盤、探測架、光源架、開關(guān)、探測器、光源、計算機等組成。它有不同的入射角、探測角、方位角，不同的波段要求實現(xiàn)對被測物體在半球形范圍內(nèi)的三維空間光分布的透過和反射測量。

該裝置雖設(shè)計精巧，但其不能夠?qū)崿F(xiàn)在不移動樣品(樣品測量過程位置不發(fā)生變化)情況下，實現(xiàn)光源光斑在葉片上的移動，測量不同位置處的樣品反射光、透射光的分布。不能根據(jù)葉片的大小對入射光斑的大小做出改變，同時，該裝置最大的缺點在于不能同時測量同一葉片的反射光和透射光。

其它的設(shè)備等也存在波段單一、測量時間較長等問題。因此傳統(tǒng)的植物葉片漫反射分布裝置不能準確完整地獲取葉片的二向反射數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種植物葉片三維光分布的檢測裝置及方法，能同時檢測植物葉片表面的反射光光譜和透射光光譜。

一種植物葉片三維光分布的檢測裝置，包括用于承載待測樣品的試樣臺；用于向待測樣品發(fā)射探測光的光源系統(tǒng)；以及用于接收、處理來自待測樣品的反射光和/或透射光的檢測系統(tǒng)，所述試樣臺包括臺架以及設(shè)置在該臺架上用于承載待測樣品的實驗平臺，該實驗平臺中部帶有透光區(qū)域；所述檢測系統(tǒng)至少包括：一位于實驗平臺上方用于檢測待測樣品反射光的反射接收探頭；一位于所述透光區(qū)域下方用于檢測待測樣品透射光的透射接收探頭。

檢測時，光斑入射到植物葉片上，由植物葉片反射的光譜由反射接收探頭接收，透過植物葉片的透射光譜由透射接收探頭接收，實現(xiàn)待測植物葉片表面的反射光光譜和透射光光譜的同時檢測。

作為優(yōu)選，所述臺架上軸接有水平布置的旋轉(zhuǎn)盤，該旋轉(zhuǎn)盤上安裝有三維移動架，所述實驗平臺固定在三維移動架頂部。

檢測時，將待測植物葉片放置在實驗平臺上，光源系統(tǒng)發(fā)射探測光斑，入射到待測植物葉片上，通過檢測系統(tǒng)檢測待測植物葉片某一點上半球坐標內(nèi)的漫反射光，測完待測植物葉片其中一個點的反射光和透射光后，通過旋轉(zhuǎn)盤和三維移動架移動實驗平臺，從而使入射光斑射入待測植物葉片的其他位點，實現(xiàn)待測植物葉片上多位點的光譜檢測，檢測過程中不需要移動待測植物葉片，檢測精度高。

所述的三維移動架包括依次疊置且相互滑動配合的X軸滑臺、Y軸滑臺、Z軸滑臺及連接固定件：旋轉(zhuǎn)盤通過一板件與X軸滑臺相連并通過螺釘固定；X軸滑臺通過一板件與Y軸滑臺相連，該板件與Y軸滑臺通過螺釘固定，與X軸滑臺的頂面滑動配合；Y軸滑臺通過一板件與Z軸滑臺相連，該板件與Z軸滑臺通過螺釘固定，與Y軸滑臺的頂面滑動配合；在Z軸滑臺頂部固定一塊安裝平板，試驗平臺通過支撐桿固定在安裝平板上。三維移動架中，X軸滑臺、Y軸滑臺和Z軸滑臺還可以按照其他的順序安裝。