[實用新型]基于近紅外光譜技術的土壤有機碳含量快速檢測系統

有效

• 申請號: 201720391929.0
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN206788034U
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 丁建軍;章盛;蘭慧;陳文剛;曲令帥
• 申請（專利權）人: 江漢大學
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359;G01N21/3563
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 李滿

技術領域

本實用新型涉及精細農業土壤養分快速檢測技術領域，具體地指一種基于近紅外光譜技術的土壤有機碳含量快速檢測系統。

背景技術

對土壤而言，有機碳(TOC)含量是一項重要的物化性質指標。由于全球變化過程中二氧化碳的溫室效應，預計在未來幾年的全球變化研究中，碳循環將處于一個極其重要的核心地位。土壤有機質是全球碳循環的重要組成部分，對大氣二氧化碳的固定(有機質的富集)或釋放(有機質的氧化或微生物對有機質的分解)有較大的影響。土壤有機質是土壤中各種營養元素特別是氮、磷的重要來源，會對土壤的通氣性、滲透性、吸附性和緩沖性等產生影響。還通過改善土壤結構、土壤膠體狀況，影響土壤水動力學的主要數，起到調控水分運動的作用。一般來說，土壤中有機碳含量越高，土壤吸附污染物的能力就越強，是土壤自凈能力高低的一個重要指標。對沉積物而言，有機碳含量的高低還能直接反映水體受污染的程度。可見對其準確測定在土壤學和環境科學中具有重要的意義。

目前，土壤有機碳含量的檢測方法是化學實驗標定法，這種檢測方法的土壤碳含量的檢測效率較低，檢測過程繁瑣，并且檢測精度較差。

實用新型內容

本實用新型的目的就是要提供一種基于近紅外光譜技術的土壤有機碳含量快速檢測系統，該系統土壤有機碳含量的檢測效率高，檢測精度高。

為實現此目的，本實用新型所設計的一種基于近紅外光譜技術的土壤有機碳含量快速檢測系統，其特征在于，它包括漫反射式Y 形光纖、光源、光纖光譜儀和計算機，其中，計算機的數據輸入端連接光纖光譜儀的近紅外光譜數據輸出端，漫反射式Y形光纖的入射端連接光源的光信號輸出端，漫反射式Y形光纖的反射信號輸出端連接光纖光譜儀的光信號輸入端，漫反射式Y形光纖的檢測端為光纖檢測探頭。

本實用新型的工作過程為：光源向漫反射式Y形光纖的入射端提供近紅外光源，近紅外光在漫反射式Y形光纖中傳播，并由漫反射式Y形光纖的檢測端射出，漫反射式Y形光纖的檢測端射出的近紅外光照射到被測土壤上，土壤對近紅外線進行反射，反射回的近紅外線進入漫反射式Y形光纖的檢測端，并由漫反射式Y形光纖的反射信號輸出端輸送給光纖光譜儀，光纖光譜儀檢測反射回來的對應于近紅外線每個波段的光子數，以計算近紅外線的反射率，光纖光譜儀將近紅外光譜的波長數字信號和對應的反射率值輸送到計算機中，計算機對近紅外光譜的波長數字信號和對應的反射率值利用現有的偏最小二乘法回歸(Partial Least Squares Regression)數學模型并結合預設的近紅外線的反射率與土壤有機碳含量的轉換關系預測擬合獲得土壤的有機碳含量數據。

本實用新型通過上述設計提高了土壤有機碳含量的檢測效率和檢測精度，使研究人員能最為直觀的看出被測土壤樣本的土壤有機碳含量的準確數值。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

其中，1—漫反射式Y形光纖、1.1—光纖檢測探頭、2—光源、 3—光纖光譜儀、4—計算機、5—USB接口、6—顯示器。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明：

本實用新型所設計的一種基于近紅外光譜技術的土壤有機碳含量快速檢測系統，它包括漫反射式Y形光纖1、光源2、光纖光譜儀 3和計算機4，其中，計算機4的數據輸入端連接光纖光譜儀3的近紅外光譜數據輸出端，漫反射式Y形光纖1的入射端連接光源2的光信號輸出端，漫反射式Y形光纖1的反射信號輸出端連接光纖光譜儀3的光信號輸入端，漫反射式Y形光纖1的檢測端為光纖檢測探頭1.1，檢測時將光纖檢測探頭1.1對準被測土壤。

上述技術方案中，它還包括顯示器6，所述計算機4的數據顯示接口連接顯示器6的顯示信號通信端。計算機4控制顯示器6將獲得的土壤有機碳含量數據以及二維坐標下的紅外光譜反射率與土壤有機碳含量曲線分布進行窗口化顯示。方便技術人員讀取數據。

上述技術方案中，所述計算機4的數據輸入端通過USB接口5 連接光纖光譜儀3的近紅外光譜數據輸出端。

上述技術方案中，所述光源2為鹵鎢燈光源。

上述技術方案中，所述光源2用于輸出近紅外光源，光源2輸出的近紅外光的波長范圍為360～2000nm。

上述技術方案中，漫反射式Y形光纖1堅固耐用，能夠十分穩定地傳輸近紅外光信號，信號漂移小。