[發(fā)明專利]一種冠層孔隙測量方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410401452.0
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104180779B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛金林;封永;丁啟朔
• 申請（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28;G01N15/08
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發(fā)明涉及作物孔隙測量方法，具體涉及一種冠層孔隙測量方法及其裝置，包括如下步驟：激光發(fā)射電路控制激光發(fā)射管發(fā)出激光，激光接收管接收到激光時激光接收電路輸出高電平或低電平信息，否則激光接收電路輸出低電平或高電平信息；激光接收電路輸出的高、低電平信息傳輸至數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對高、低電平信息進行處理與計算后獲得作物冠層孔隙大小。本發(fā)明的冠層孔隙測量方法及其裝置，在測量時，無需均一的光環(huán)境，電源由本發(fā)明的測量裝置提供，根據(jù)激光接收電路輸出的高電平數(shù)和低電平數(shù)即可確定作物冠層孔隙大小，測量原理簡單，制作成本低，對天氣條件要求不高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及作物孔隙測量方法，具體涉及一種冠層孔隙測量方法及其裝置。

背景技術(shù)

冠層是作物與外界環(huán)境發(fā)生相互作用的主要場所，作物的許多光合、呼吸、蒸騰和降水截獲等生化物理過程都發(fā)生在冠層，冠層的結(jié)構(gòu)參數(shù)是對作物長勢監(jiān)測、產(chǎn)量估計的重要指標(biāo)。而作物冠層孔隙大小是描述冠層結(jié)構(gòu)和作物空間分布的關(guān)鍵變量。

獲取與分析作物冠層孔隙大小的方法很多，主要分為直接測量與間接測量兩大類。直接測量以手工為主，原理簡單，精度較高，但是耗時費力，且測量時大多會對作物產(chǎn)生破壞，不適用于快速實時獲取作物長勢信息，不適用于長期動態(tài)監(jiān)測。目前間接測量多借助于輻射測量的方法和基于圖像測量的方法。前者通過輻射傳感器（光敏傳感器）獲取太陽輻射透過大小來表征作物冠層孔隙大小，例如，LAI-2000、AccuPAR、Sunscan、Sunfleckceptometer、Demon和TRAC等儀器都是基于輻射測量的方法。這種方法測量簡便快速，但容易受天氣影響，需要在晴天下工作。基于圖像測量的方法多應(yīng)用魚眼鏡頭與CCD相機獲取冠層圖像，對圖像處理與分析后計算出冠層孔隙大小等結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如，CI-100、WINSCANOPY、HemiView、HCP等儀器都是基于圖像測量的方法。特別是一些已經(jīng)公開的專利中，申請?zhí)枺?01010231726.8、201110228089.3、201210272555.2的中國專利申請，都是基于圖像測量的方法進行水稻冠層葉面積指數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)的測量；申請?zhí)枺?01310247982.X的中國專利申請也是基于圖像測量的方法進行玉米冠層孔隙度的測量。這種測量方法測量精度較高，但測量時需要均一的光環(huán)境，要避免直射的陽光與光線不均勻的天氣條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述問題，提供一種測量時對光環(huán)境要求較低、且測量原理簡單的冠層孔隙測量方法及其裝置。

由于冠層孔隙測量方法及其裝置兩者具有相同的特定技術(shù)特征：采用若干激光發(fā)射管、激光接收管和一個數(shù)據(jù)處理單元，通過檢定激光接收電路輸出高電平數(shù)和低電平數(shù)的比例，獲得冠層孔隙大小的測量方法，該技術(shù)特征是對現(xiàn)有技術(shù)作出創(chuàng)造性改進的特征，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，因此兩者屬于一個總的發(fā)明構(gòu)思，具有單一性，可以作為一項專利申請?zhí)岢觥?/p>

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種冠層孔隙測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

a．激光發(fā)射電路控制激光發(fā)射管發(fā)出激光，激光接收管接收到激光時激光接收電路輸出高電平信息，否則激光接收電路輸出低電平信息；

或者激光發(fā)射電路控制激光發(fā)射管發(fā)出激光，激光接收管接收到激光時激光接收電路輸出低電平信息，否則激光接收電路輸出高電平信息；

b．激光接收電路輸出的高電平或低電平信息傳輸至數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元對高電平或低電平信息進行處理與計算后獲得作物冠層孔隙大小；

c．計算得到的作物冠層孔隙數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)處理單元中，并通過數(shù)據(jù)顯示單元顯示。

前述的一種冠層孔隙測量方法，所述的激光發(fā)射電路中，每一個激光發(fā)射管D與一只電阻R串聯(lián)，然后并聯(lián)，并聯(lián)數(shù)與激光發(fā)射管數(shù)相同；并聯(lián)后電路由數(shù)據(jù)處理器中電源供電。

前述的一種冠層孔隙測量方法，在所述的激光接收電路中，每一個激光接收管Q設(shè)有三條管腳或二條管腳；