[發明專利]一種基于光譜技術的便攜式土壤養分檢測裝置

在審

• 申請號: 201710115084.7
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106950183A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 汪六三;王儒敬;魯翠萍;劉洋;宋良圖;崔超遠;張正勇;汪玉冰
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27;G01N21/3563;G01N21/01
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 宋倩,奚華保

1.一種基于光譜技術的便攜式土壤養分檢測裝置，其特征在于：該裝置包括測量探頭、微處理器、光譜采集單元、驅動單元、電源和平板電腦，所述測量探頭包括探頭本體、設置在探頭本體內的光源、準直透鏡、光學快門、參比物質、步進電機和聚焦透鏡、開設在探頭本體底部且位于光源正下方的窗口以及嵌在窗口上的窗片；

所述微處理器、光譜采集單元、驅動單元和電源均設置在機箱內，所述光譜采集單元包括波長范圍為350nm～1000nm的第一微型光譜儀、波長范圍為900nm～2000nm的第二微型光譜儀和波長范圍為1700nm～2500nm的第三微型光譜儀，所述驅動單元包括光源驅動模塊、光學快門驅動模塊和步進電機驅動模塊；

所述第二微型光譜儀和第三微型光譜儀均采用MEMS傅里葉變換紅外光譜儀, 所述MEMS傅里葉變換紅外光譜儀采用邁克遜干涉儀分光并以單點銦鎵砷作為探測器，所述邁克遜干涉儀所用光學元件運用MEMS技術刻蝕于一塊硅片上，所述探測器集成有TEC制冷片；

所述準直透鏡和光學快門依次設置在光源正下方，所述準直透鏡用于對光源發出的光進行準直，所述光學快門用于測量暗電流時遮擋光源發出的光進入光譜采集單元；所述參比物質緊貼探頭本體底部設置，所述步進電機用于測量參比物質光譜時驅動參比物質至光源正下方以及測量完成后驅動參比物質退回原位；

所述聚焦透鏡用于收集土壤樣品的漫反射光并通過收集光纖輸入光譜采集單元，所述光譜采集單元的輸出端與微處理器的輸入端連接，所述微處理器的輸出端通過驅動單元分別與光源、光學快門和步進電機的輸入端連接，所述微處理器與平板電腦交互式連接。

2.根據權利要求1所述的基于光譜技術的便攜式土壤養分檢測裝置，其特征在于：所述電源采用12V鋰離子充電電池。

3.根據權利要求1所述的基于光譜技術的便攜式土壤養分檢測裝置，其特征在于：所述光學快門位于光源正下方5cm處。

4.根據權利要求1所述的基于光譜技術的便攜式土壤養分檢測裝置，其特征在于：所述收集光纖包括第一光纖和設置在機箱內的第二光纖，所述第二光纖為一分三光纖，所述第一光纖的一端與設置在探頭本體內且位于聚焦透鏡后端的SAM接頭連接，另一端通過設置在機箱內的SAM結合套管與第二光纖的一分端連接，所述第二光纖的三分端與第一微型光譜儀、第二微型光譜儀和第三微型光譜儀一一對應連接。

5.根據權利要求1所述的基于光譜技術的便攜式土壤養分檢測裝置，其特征在于：所述參比物質為PTFE。

6.根據權利要求1所述的基于光譜技術的便攜式土壤養分檢測裝置，其特征在于：所述微處理器與平板電腦通過無線通訊模塊或接口電路連接，所述接口電路設置在機箱內，包括USB3.0和RS232。