[發明專利]一種植物葉片漫反射光分布的檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201310008562.6
• 申請日: 2013-01-09
• 公開（公告）號: CN103063302A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 方慧;杜朋朋;胡令潮;何勇;張暢
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01J3/42
• 分類號: G01J3/42
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及植物葉片光譜檢測技術領域，具體涉及一種植物葉片表面漫反射光分布的檢測裝置及方法。

背景技術

植物葉片在光的照射下，會在葉片的上表面產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，近紅外區域(800-1100nm)的吸收受限于干物質，然而卻是多級散射出現的區域，原因是葉片中間結構有許多的細小空氣部分推動反射和透射水平；在1100-2500nm中紅外區域也有強烈的吸收，主要是在鮮葉區的水區，其次是枯萎葉子的干物質。

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過實驗研究發現，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構的信息量。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特性。植物葉片漫反射分布裝置伴隨研究而逐漸出現。

傳統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。

針對這種傳統裝置和方法的不足，專利號為ZL96239489.0的中國發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領域中對地物葉面三維空間光分布進行測量，該裝置由轉盤、探測架、光源架、開關、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對被測物體在半球形范圍內的三維空間光分布的透過和反射測量。

但是該裝置存在以下缺點：

光源波段較為狹窄，且需要移動樣品才能在樣品上測量多個位置點，而在測量過程中移動樣品會認為誤差，葉片的性能在多次移動操作中也會其性能也會受到影響，會影響最終的檢測精度。

其它的設備等也存在波段單一、測量時間較長等問題。因此傳統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據。

發明內容

本發明提供了一種植物葉片漫反射光分布的檢測裝置及方法，實現植物葉片的多點光譜檢測，但檢測過程中不需要移動待測植物葉片，檢測精度高。

一種植物葉片漫反射光分布的檢測裝置，包括用于承載待測樣品的試樣臺；用于向待測樣品發射探測光的光源系統；以及用于接收、處理來自待測樣品的反射光的檢測系統，所述試樣臺包括：臺架；與所述臺架軸接且水平布置的旋轉盤；安裝在所述旋轉盤上的三維移動架；設置在所述三維移動架頂部、用于承載待測樣品的實驗平臺。

檢測時，將待測植物葉片放置在試樣臺，光源系統發射探測光斑，入射到待測植物葉片上，通過檢測系統檢測待測樣品某一點上半球坐標內的漫反射光，測完待測植物葉片其中一個點的漫反射光后，通過旋轉盤和三維移動架移動試驗平臺，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。

旋轉盤與三維移動架一起實現測量前的定標、改變光斑在樣品表面的位置及改變光源的入射方位角的功能。旋轉盤的旋轉，改變了樣品的方位角，光源固定的情況下，樣品方位角的改變相對于樣品來說是等價于光源方位角的改變；X軸滑臺和Y軸滑臺的移動實現在同一平面的X和Y二維的移動，可以改變光源照射葉片的位置，在不移動葉片的情況下，實現了多測量點的轉變，使測量的外界條件趨于一致。Z軸滑臺的上下移動目的是改變實驗平臺的高度，在白板校正和測量樣品時，保證光源入射的表面為同一表面。

旋轉盤居于底部，其他X軸、Y軸、Z軸滑臺依次安裝，可使X軸、Y軸、Z軸三個滑臺在移動的過程中改變光源光斑在葉片上的位置但不對旋轉盤的作用起干擾。