[發(fā)明專利]一種土壤縫隙中的氧化亞氮測量裝置及其測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811093570.4
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109490226B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙賢德;董大明;矯雷子;鄭文剛;田宏武;李傳霞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種土壤縫隙中的氧化亞氮測量裝置，其特征在于，包括：

裝置本體，設(shè)置在含有待測氧化亞氮的土壤上，在所述裝置本體的底部構(gòu)造有檢測窗口；

罩體結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述裝置本體的底端并能完全遮擋所述檢測窗口；

主控板，設(shè)置在所述裝置本體的內(nèi)部；

信噪比增強(qiáng)模塊，設(shè)置在所述裝置本體內(nèi)部并接近底部的部位；

激光器，設(shè)置在所述信噪比增強(qiáng)模塊的頂端，用于向信噪比增強(qiáng)模塊的內(nèi)部發(fā)出調(diào)諧激光并照射到土壤表面；以及

探測器，設(shè)置在所述信噪比增強(qiáng)模塊的側(cè)面，用于接收散射光的光信號以計算得出土壤縫隙中的氧化亞氮濃度；

所述信噪比增強(qiáng)模塊包括半球形金屬外殼，在所述半球形金屬外殼的內(nèi)表面鍍有光學(xué)漫反射鍍層；

在所述半球形金屬外殼的頂端構(gòu)造有激光器入射孔，在所述半球形金屬外殼的側(cè)面構(gòu)造有反射光收集孔，其中，所述激光器通過所述激光器入射孔向所述信噪比增強(qiáng)模塊的內(nèi)部發(fā)出調(diào)諧激光，所述探測器的探測端通過所述反射光收集孔伸入到所述信噪比增強(qiáng)模塊的內(nèi)部；

所述罩體結(jié)構(gòu)包括背景罩，所述背景罩的制造材質(zhì)為不透光材料；所述罩體結(jié)構(gòu)包括雙面標(biāo)定罩，所述雙面標(biāo)定罩包括設(shè)置在所述裝置本體的底端的雙面標(biāo)定罩本體和分別設(shè)置在所述雙面標(biāo)定罩本體的內(nèi)部并沿縱向間隔開的第一隔板和第二隔板，其中，所述雙面標(biāo)定罩本體的上端與所述第一隔板共同構(gòu)造成上腔室，所述雙面標(biāo)定罩本體的下端與所述第二隔板共同構(gòu)造成下腔室；

在所述上腔室內(nèi)填充有密封的充N₂土壤，在所述下腔室內(nèi)填充有密封的充N₂O土壤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤縫隙中的氧化亞氮測量裝置，其特征在于，所述氧化亞氮測量裝置還包括鎖相放大模塊，所述鎖相放大模塊與所述探測器相連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的土壤縫隙中的氧化亞氮測量裝置，其特征在于，所述氧化亞氮測量裝置還包括設(shè)置在所述主控板上的信號采集模塊，所述信號采集模塊與所述鎖相放大模塊電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的土壤縫隙中的氧化亞氮測量裝置，其特征在于，在所述信號采集模塊上還分別設(shè)有與外部環(huán)境相接觸的溫濕度傳感器和氣壓傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的土壤縫隙中的氧化亞氮測量裝置，其特征在于，所述氧化亞氮測量裝置還包括設(shè)置在所述主控板上的通信和定位模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤縫隙中的氧化亞氮測量裝置，其特征在于，所述氧化亞氮測量裝置還包括設(shè)置在所述裝置本體的內(nèi)部并能驅(qū)動所述激光器進(jìn)行調(diào)制和為所述激光器發(fā)出的調(diào)諧激光提供冷源的驅(qū)動制冷模塊，所述驅(qū)動制冷模塊與所述主控板電連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的土壤縫隙中的氧化亞氮測量裝置，其特征在于，在所述裝置本體的上端構(gòu)造有把手，在所述把手上分別設(shè)有確定鍵、調(diào)節(jié)鍵以及觸摸顯示屏。

8.一種土壤縫隙中的氧化亞氮測量方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1至7任一項所述的土壤縫隙中的氧化亞氮測量裝置，所述測量方法包括：

將背景罩扣在裝置本體的底部并完全遮擋住檢測窗口，同時，激光器不輸出，并對當(dāng)前系統(tǒng)的暗噪聲進(jìn)行檢測；

將背景罩更換為雙面標(biāo)定罩，并使雙面標(biāo)定罩中的密封的充N₂土壤標(biāo)樣正對檢測窗口，此時，驅(qū)動激光器發(fā)光，并檢測光源發(fā)出的并沒有被氧化亞氮吸收的光的信號；

將雙面標(biāo)定罩進(jìn)行翻面，使雙面標(biāo)定罩中的密封的充N₂O土壤標(biāo)樣正對檢測窗口，此時，標(biāo)樣中的氧化亞氮氣體會對激光器發(fā)出的窄帶激光進(jìn)行吸收，兩次參比信號除去背景暗噪聲以后，以獲得N₂O濃度與激光強(qiáng)度的關(guān)系并擬合出定量化曲線；

摘掉雙面標(biāo)定罩，將裝置本體的底部扣在平整均勻的被測土壤樣品上，使被測土壤樣品正對檢測窗口，測量此時的激光信號，然后根據(jù)前面得到的定量化曲線計算得到當(dāng)前被測土壤樣品中的氧化亞氮濃度。