[發明專利]多角度原位光譜檢測番茄葉片脯氨酸含量裝置及方法

有效

• 申請號: 201410794699.3
• 申請日: 2014-12-21
• 公開（公告）號: CN104458595A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 劉雪梅;章海亮
• 申請（專利權）人: 華東交通大學;章海亮;劉雪梅
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

????本發明涉及光譜檢測技術領域，尤其涉及用于番茄種植現場檢測番茄葉片脯氨酸含量的光譜裝置。

背景技術

番茄果實含有大量的糖類、蛋白質、氨基酸、維生素及無機鹽類等多種營養元素。所以番茄在我國非常受老百姓歡迎，每年的產量很大。在番茄植株生長過程中，葉片中的氨基酸含量是番茄生長過程中非常重要的生理指標，脯氨酸是葉片氨基酸中的一種，在一定程度上反映了番茄生長受環境水分和鹽度脅迫的情況，為番茄生長的逆境脅迫提供指示作用，監控番茄生長過程中脯氨酸含量指標，分析造成脯氨酸含量指標變化的原因，為番茄種植決策提供依據，對番茄種植合理水肥管理提供科學依據。

番茄葉片脯氨酸含量測定仍然主要是化學測定法測定。采用化學測定法耗時費力，需要較多的人力成本，分析過程有較多的機械性操作，并且一般不適宜對大量樣本進行分析；化學分析需要使用化學試劑，勢必對環境造成污染，兼顧測定數據的準確性、操作便捷及環保無污染的特性，利用光譜學技術替代常規的化學分析方法已經得到一定程度的應用。

如圖1所示，因番茄葉片生長形態各異，現場測量對光源投射角度和光譜探頭入射角度要求很高，現有的番茄葉片脯氨酸光譜檢測的方法大多采用采摘新葉，裝袋碎冰保鮮防止葉片變質以影響脯氨酸光譜測量的準確性，對測量脯氨酸含量實時性要求高。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供適用于現場檢測、測量準確的多角度原位光譜檢測番茄葉片脯氨酸含量裝置和方法。

為達上述目的，本發明采用的技術方案為：多角度原位光譜檢測番茄葉片脯氨酸含量裝置，包括有光譜探頭、光源，其不同之處在于，還包括有全方位旋轉儀和隔光裝置，全方位旋轉儀由圓弧懸掛板、圓環軌道板、電驅滾輪、支腿組成，圓弧懸掛板弧形均勻設置一排安裝孔，光源和光譜探頭根據投射角度和入射角度分別選擇其中一個安裝孔連接在圓弧懸掛板上，圓弧懸掛板兩頭端裝配有電驅滾輪，圓環軌道板上設有開口向上的凹槽，電驅滾輪嵌入凹槽內沿凹槽軌跡行進，圓環軌道板底面連接有起支撐作用的支腿；檢測時番茄活株處于圓環軌道板中心位置，隔光裝置將全方位旋轉儀連同被測番茄活株罩入其中。

較佳地，所述隔光裝置包括有隔光罩、支架，隔光罩由隔光材料制成，頂部開有線孔，光譜探頭和光源的電纜線和光纖線從線孔穿出，線孔處設有密封塞。

較佳地，所述圓弧懸掛板上還連接有攝像頭。

較佳地，所述電驅滾輪由滾輪和步進電機組成，步進電機輸出軸與滾輪轉軸連接。

較佳地，所述支腿與圓環板間設有調節圓環板離地高度的可調螺栓。

較佳地，所述圓弧懸掛板呈半圓形，并在側壁上標有表示懸掛板圓弧角度的刻度線。

較佳地，所述圓弧懸掛板的安裝孔個數為18，相鄰兩孔夾角為10°。

較佳地，所述隔光裝置還包括有電動葫蘆，隔光罩頂部設有吊環，電動葫蘆的吊鉤與吊環配合，電動葫蘆懸掛在支架上。

較佳地，所述支架為三腳支架。

多角度原位光譜檢測番茄葉片脯氨酸的方法：包括如下步驟：

（a）設備準備：架設支架，起吊隔光罩，架設全方位旋轉儀并水平找平，番茄活株處于全方位旋轉儀的圓環軌道板中心位置，將光譜探頭和光源分別通過安裝孔安裝在圓弧懸掛板上，光譜探頭和光源的電纜線和光纖線從線孔穿出，放下隔光罩；

（b）光譜白板矯正：白板與番茄活株葉片高度平齊放置，進行光譜白板矯正；

（c）葉片光譜的角度自動調整采樣：電驅滾輪啟動，驅動圓弧懸掛板連同光譜探頭和光源轉過一定角度，并配合調節圓環軌道板高度，通過攝像頭觀測監控以保證檢測點的光程一致，入射角和反射角呈90°；光源向第一個檢測點發送檢測光，利用光譜探頭采集檢測點處的波長為694?nm、858?nm、997?nm、1180?nm、1302?nm、1400?nm、1508?nm、1606?nm、1985?nm、2000?nm、2244?nm和2308?nm所對應番茄葉片的反射率；

（d）葉片光譜的多點采樣：采樣完成后，重復步驟（c），完成另外兩個檢測點的采樣；

（e）理化值計算：將所得三個點反射率分別輸入控制單元，控制單元依據多元線性回歸方程：