[發明專利]一種土壤總氮含量檢測系統和方法

有效

• 申請號: 201711044832.3
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107607495B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 趙賢德;董大明;鄭文剛;杜秀可;矯雷子;鮑鋒
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01N21/01;G01N1/28
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種土壤總氮含量檢測系統，其特征在于，包括：激光發射模塊、光路切換模塊、參考樣品選擇模塊、信號接收模塊、數據處理模塊以及檢測腔室；

其中，所述激光發射模塊包括激光器，用于發射能量大于預設能量閾值的激光；

所述光路切換模塊包括反射鏡，所述反射鏡用于反射所述激光，所述激光經所述反射鏡反射后，聚焦在第一檢測位置；

所述參考樣品選擇模塊包括參考樣品輪，所述參考樣品輪上分布有硅板和多個土壤樣品壓片，所述參考樣品輪用于將所述硅板或與待測土壤的類型相同的第一土壤樣品壓片，旋轉至所述第一檢測位置；

所述檢測腔室位于第二檢測位置，用于放置所述待測土壤；

所述信號接收模塊用于接收所述硅板在所述第一檢測位置被所述激光激發產生的第一誘導擊穿光譜數據、所述第一土壤樣品壓片在所述第一檢測位置被所述激光激發產生的第二誘導擊穿光譜數據以及所述待測土壤在所述第二檢測位置被所述激光激發產生的第三誘導擊穿光譜數據；

所述數據處理模塊與所述信號接收模塊電連接，用于根據所述第一誘導擊穿光譜數據、所述第二誘導擊穿光譜數據、所述第三誘導擊穿光譜數據以及所述第一土壤樣品壓片的總氮含量，得到所述待測土壤的總氮含量；

所述信號接收模塊包括：

接收頭、光纖和信號接收器，所述接收頭包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡用于會聚所述硅板經所述激光激發后產生的第一信號、所述第一土壤樣品壓片經所述激光激發后產生的第二信號和所述待測土壤經所述激光激發后產生的第三信號；

所述光纖包括光纖耦合器，所述光纖耦合器與所述聚焦透鏡連接，用于將所述第一信號、所述第二信號和所述第三信號，耦合進所述光纖；

所述信號接收器與所述光纖連接，用于將所述第一信號轉換成所述第一誘導擊穿光譜數據、將所述第二信號轉換成所述第二誘導擊穿光譜數據以及將所述第三信號轉換成所述第三誘導擊穿光譜數據；

所述接收頭還包括擋板，所述擋板用于阻擋所述第一信號、所述第二信號或所述第三信號進入所述光纖；

所述參考樣品選擇模塊還包括：步進電機，所述步進電機與所述參考樣品輪相連，用于帶動所述參考樣品輪轉動；

所述系統還包括：

時序控制模塊，所述時序控制模塊分別與所述激光發射模塊、所述光路切換模塊、所述參考樣品選擇模塊以及所述信號接收模塊電連接，用于控制所述激光發射模塊、所述光路切換模塊、所述參考樣品選擇模塊以及所述信號接收模塊之間的時間匹配。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：

人機交互模塊，所述人機交互模塊與所述數據處理模塊電連接，用于顯示所述待測土壤的總氮含量。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：

電源模塊，所述電源模塊分別與所述激光發射模塊、所述光路切換模塊、所述參考樣品選擇模塊、所述信號接收模塊以及所述數據處理模塊電連接，用于提供電能。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括：

移動把手，所述移動把手位于所述系統的外殼上，用于移動所述系統。

5.一種應用如權利要求1-4任一所述的系統進行土壤總氮含量檢測的方法，其特征在于，包括：

分別接收空氣中硅板的第一誘導擊穿光譜數據、第一土壤樣品壓片的第二誘導擊穿光譜數據以及待測土壤的第三誘導擊穿光譜數據；其中，所述第一土壤樣品壓片的類型與所述待測土壤的類型相同；

獲取所述第一土壤樣品壓片的總氮含量；

根據所述第一誘導擊穿光譜數據、所述第二誘導擊穿光譜數據、所述第三誘導擊穿光譜數據以及所述第一土壤樣品壓片的總氮含量，得到所述待測土壤的總氮含量。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括：

將激光聚焦在第一檢測位置；

將所述硅板轉動到所述第一檢測位置，得到所述第一誘導擊穿光譜數據；

將所述第一土壤樣品壓片轉動到所述第一檢測位置，得到所述第二誘導擊穿光譜數據。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括：

將激光聚焦在第二檢測位置；

所述檢測腔室高度下降，罩在所述待測土壤表面，使所述待測土壤處于所述第二檢測位置，得到所述第三誘導擊穿光譜數據。