一種土壤元素在線檢測裝置與方法
2023-05-16 11:01:11
專利名稱：一種土壤元素在線檢測裝置與方法
技術領域：
本發明涉及一種土肥檢測方法和裝置，特別是一種對大田土壤養分進行實時、在線快速檢測分析的土壤元素(特別是氮磷鉀元素)在線檢測裝置與方法。
背景技術：
土壤養分檢測是測土配方施肥的基礎環節，是精細施肥管理的重要前提和保障，它通過對土壤中氮、磷、鉀、有機質、水分、電導率、PH值等重要信息的檢測，協調分析土壤供肥力、作物需肥量和肥料養分含量之間的關係，確定科學合理的施肥種類、數量、時間和方法。目前土壤養分實驗室檢測中採用了大量的大(中)型檢測儀器進行分析，如高效氣相色譜儀、離子色譜儀、連續流動注射分析儀和分光光度儀等，雖可實現多化學成分的同時測量，檢測結果穩定、精度較高。但在實踐應用過程中，現行方法也存在如下弊端:第一，檢測價格偏高。受檢測儀器、人員培訓及化學試劑成本限制，目前土壤檢測實驗室對單樣本的測試費用在100 200元左右，在產出投入盈利狀況不明顯的情況下，大多數農民很難主動推行農田養分檢測。第二，檢測結果代表性差。我國人均耕地面積不足0.lhm2，生產管理分散，耕地肥力差異較大。然而，《測土配方施肥技術規範(試行)》提出的田間採樣單元為5 15hm2。這樣的土壤樣品採集方法對我國北方一些大規模農場可能適用，而對我國普遍存在的小規模農田適用性不強。第三，測土時效性較差。從採集土樣，送至縣級以上實驗室，經實驗室測定後反饋測土信息，到最終給出施肥指導建議的周期至少需5 10天。實際應用中，農民往往拿到了實驗室的分析結果，卻錯過了作物施肥的最佳時間。因此，這已成為精細農業實踐中實現節本增效、精細變量施肥面臨的瓶頸性問題。而土壤在線速測技術相較於常規實驗室分析方法，時效性更好，成本更低廉，測試設備更簡便，測試精度不必過高只需滿足應用要求即可，因此該技術是農業土壤養分測量領域的研究熱點，隨著測土配方施肥在全國範圍內推廣應用，迫切需要推進研究快速、可靠的土壤肥料在線測試方法。土壤是複雜多相的聚合體，受多因素的影響土壤養分在線快速檢測技術一直都是精準農業前端信息獲取難以突破的技術瓶頸，因此探索適用於農田現場土壤氮磷鉀快速在線實時檢測方法，並開發專用檢測儀器裝備，對於高效、精確地了解農田土壤養分空間分布狀況，降低土地化肥施用，減少環境汙染，提升農產品品質，保證現代農業快速可持續發展，促進農業科技進步有著重要的現實意義。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種用於大田環境下土壤氮磷鉀等元素檢測的方法以及裝置，以解決土肥在線快速檢測的技術瓶頸，實現土壤的在線和原位檢測。為了實現上述目的，本發明提供了 一種土壤元素在線檢測裝置，其中，包括入土檢測部件和雷射發射及檢測系統，所述入土檢測部件通過光纖與所述雷射發射及檢測系統連接，所述入土檢測部件包括殼體和設置在所述殼體內的聚焦透鏡，所述雷射發射及檢測系統包括雷射發射系統、雷射採集系統和控制系統，所述雷射發射系統分別與所述聚焦透鏡及所述控制系統連接，所述雷射採集系統分別與所述聚焦透鏡及所述控制系統連接，所述雷射採集系統用於採集待測土壤等離子衰減過程中生成的原子光譜信號並傳輸至所述控制系統，所述控制系統處理分析所述原子光譜信號並與土壤成分定量分析模型比較計算得到待測土壤中元素成分的含量。上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述入土檢測部件還包括破土機構，所述破土機構設置在所述殼體的前端，用於減小所述殼體在土壤中前進的工作阻力，所述破土機構包括犁型開溝器，所述犁型開溝器設置在所述殼體的前端底部。上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述破土機構還包括破土刃，所述破土刃設置在所述犁型開溝器的上方並安裝在所述殼體上。上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述入土檢測部件還包括一刮板，用於平整待測土壤的檢測面，所述刮板設置在所述犁型開溝器的後方並安裝在所述殼體的底端。上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述入土檢測部件還包括一遮光板，用於屏蔽外界雜光的幹擾，所述遮光板安裝在所述殼體的底部並相對於所述刮板設置。上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述雷射採集系統包括單色儀、直接頻率合成器、檢測控制器和延時產生器，所述單色儀通過光纖與所述聚焦透鏡連接，所述直接頻率合成器與所述單色儀連接，所述檢測控制器分別與所述單色儀及所述控制系統連接，所述延時產生器分別與所述檢測控制器及所述控制系統連接。 上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，所述入土檢測部件還包括一測距傳感器，用於實時檢測所述殼體的入土深度，所述測距傳感器通過一支架安裝在所述殼體的上端並與所述控制系統連接。為了更好地實現上述目的，本發明還提供了一種土壤元素在線檢測方法，採用上述的土壤元素在線檢測裝置，其中，包括如下步驟:a、入土檢測，使所述入土檢測部件到達待測土壤指定深度；b、採集土壤等離子體衰減光譜信息，所述控制系統啟動雷射發射及檢測系統，所述雷射發射系統發射雷射並通過所述光纖傳導入所述聚焦透鏡，經所述聚焦透鏡匯聚光線後直接照射於土壤待測面，得到待測土壤等離子衰減過程中生成的原子光譜信號並經所述光纖傳導至所述雷射採集系統中，所述雷射採集系統採集所述原子光譜信號並經AD轉換後傳輸至所述控制系統；C、形成待測土壤的雷射等離子體光譜，所述控制系統處理並分析所述原子光譜信號，得到待測土壤的雷射等離子體光譜；d、計算待測土壤中元素成分的含量，利用待測土壤的雷射等離子體光譜和土壤成分定量分析模型，計算得到待測土壤中元素成分的含量。上述的土壤元素在線檢測方法，其中，所述土壤成分定量分析模型採用如下步驟獲得:S1、採用a c所述的步驟得到待測土壤的雷射等離子體光譜；s2、建立光譜數據樣品集，對所述雷射等離子體光譜進行預處理，刪除所述雷射等離子體光譜的數據異樣樣本點，建立刪選後的所述雷射等離子體光譜的數據樣品集；S3、建立土壤成分定量分析模型，根據確定波長的土壤養分元素特徵等離子光譜線，採用內標法對所述雷射等離子體光譜的數據樣品集校正分析，並建立所述土壤成分定量分析模型。上述的土壤元素在線檢測方法，其中，步驟S3中，確定土壤氮元素為744.23nm和746.83nm, 土壤磷元素為 255.32nm 和 253.56nm, 土壤鉀元素為 766.49nm 和 769.90nm 的波長處的光譜發射強度和內標元素髮射強度之比，利用二元線性回歸方法建立所述土壤成分定量分析模型。本發明的技術效果在於:本發明克服了傳統農田土肥檢測技術價格高、代表性低、時效性差的不足，解決了土肥在線快速檢測的技術瓶頸，實現了土壤的「在線」和「原位」檢測。本發明的裝置可直接懸掛於拖拉機後，實現土壤氮磷鉀等元素大範圍在線檢測，在較短時間內生成土壤養分空間分布圖，有效地指導後續精準農業變量化作業。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1為本發明一實施例的檢測裝置結構示意圖；圖2為本發明一實施例的入土檢測部件結構示意圖；圖3為土壤氮元素等離子光譜特徵譜線；圖4為土壤磷元素等離子光譜特徵譜線；圖5為土壤鉀元素等離子光譜特徵譜線；圖6為本發明一實施例的檢測方法流程圖；圖7為本發明一實施例的建立土壤成分定量分析模型流程圖。其中，附圖標記I入土檢測部件11 殼體12聚焦透鏡13破土機構131開溝器132 破土刃14 刮板15遮光板16測距傳感器17 支架18透鏡安裝座2雷射發射及檢測系統21雷射發射系統22雷射採集系統221 單色儀222直接頻率合成器223檢測控制器224延時產生器23控制系統
3光纖31入射光纖32採集光纖A檢測點B土壤層表面C土壤待測面a d、si s3 步驟
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述:參見圖1，圖1為本發明一實施例的檢測裝置結構示意圖。本發明的土壤元素在線檢測裝置，包括入土檢測部件I和雷射發射及檢測系統2，所述入土檢測部件I通過光纖3與所述雷射發射及檢測系統2連接，所述入土檢測部件I包括殼體11和設置在所述殼體11內的聚焦透鏡12，殼體優選鋼材質，所述雷射發射及檢測系統2包括雷射發射系統21、雷射採集系統22和控制系統23，所述雷射發射系統21分別與所述聚焦透鏡12及所述控制系統23連接，所述雷射採集系統22分別與所述聚焦透鏡12及所述控制系統23連接，所述雷射採集系統22用於採集待測土壤等離子衰減過程中生成的原子光譜信號並傳輸至所述控制系統23，所述控制系統23處理分析所 述原子光譜信號並與土壤成分定量分析模型比較計算得到待測土壤中元素成分的含量。本實施例中，光纖3包括入射光纖31和採集光纖32，聚焦透鏡12優選為兩個，該兩個聚焦透鏡12分別通過透鏡安裝座18定位於殼體11的腔內，調整透鏡安裝座18使其兩聚焦透鏡12焦點位於土壤待測面C並會聚與同一檢測點A上。在透鏡安裝座18上端分別連有入射光纖31和採集光纖32，調整入射光纖31和採集光纖32的位置並分別固定，使入射光纖31和採集光纖32的埠分別位於兩聚焦透鏡12的另一焦點處。參見圖2，圖2為本發明一實施例的入土檢測部件結構示意圖。本實施例中，所述入土檢測部件I還包括破土機構13，所述破土機構13設置在所述殼體11的前端，用於減小所述殼體11在土壤中前進的工作阻力，所述破土機構13包括開溝器131，優選犁型結構的開溝器，所述犁型結構的開溝器131設置在所述殼體11的前端底部。所述破土機構13還包括破土刃132，所述破土刃132設置在所述開溝器131的上方並安裝在所述殼體11上，或者所述開溝器131與所述殼體11之間設置一肋板，所述破土刃132設置在該肋板的前端，也可與該肋板為一體結構。本實施例中，所述入土檢測部件I還可包括一刮板14，用於平整待測土壤待測面C，所述刮板14設置在所述開溝器131的後方並安裝在所述殼體11的底端。所述入土檢測部件I還可包括一遮光板15，用於屏蔽外界雜光的幹擾，進一步了提高檢測的精度，所述遮光板15安裝在所述殼體11的底部並相對於所述刮板14設置。本實施例中，所述雷射採集系統22包括單色儀221、直接頻率合成器222、檢測控制器223和延時產生器224，所述單色儀221通過光纖3與所述聚焦透鏡12連接，所述直接頻率合成器222與所述單色儀221連接，所述檢測控制器223分別與所述單色儀221及所述控制系統23連接，所述延時產生器224分別與所述檢測控制器223及所述控制系統23連接。為實現土壤養分在同一土壤深度的「原位」檢測，所述入土檢測部件I還可包括一測距傳感器16，用於實時檢測所述殼體11的入土深度，可通過驅動相應的電控機械單元，保持土壤養分檢測的均一深度，所述測距傳感器16可通過一支架17安裝在所述殼體11的上端並與所述控制系統23連接。參見圖6，圖6為本發明一實施例的檢測方法流程圖。本發明的土壤元素在線檢測方法，包括如下步驟:步驟a、入土檢測，使所述入土檢測部件I到達待測土壤指定深度；步驟b、採集土壤等離子體衰減光譜信息，所述控制系統23啟動雷射發射及檢測系統2，所述雷射發射系統21發射雷射並通過所述光纖3傳導入所述聚焦透鏡12，經所述聚焦透鏡12匯聚光線後直接照射於土壤待測面C，得到待測土壤等離子衰減過程中生成的原子光譜信號並經所述光纖3傳導至所述雷射採集系統22中，所述雷射採集系統22採集所述原子光譜信號並經AD轉換後傳輸至所述控制系統23 ；步驟C、形成待測土壤的雷射等離子體光譜，所述控制系統23處理並分析所述原子光譜信號，得到待測土壤的雷射等離子體光譜；步驟d、計算待測土壤中元素成分的含量，利用待測土壤的雷射等離子體光譜和土壤成分定量分析模型，計算得到待測土壤中元素成分的含量。參見圖7，圖7為本發明一實施例的建立土壤成分定量分析模型流程圖。所述土壤成分定量分析模型可採用如下步驟獲得:步驟S1、採用步驟a c所述的步驟得到待測土壤的雷射等離子體光譜；步驟s2、建立光譜數據樣品集，對所述雷射等離子體光譜進行預處理，刪除所述雷射等離子體光譜的數據異樣樣本點，建立刪選後的所述雷射等離子體光譜的數據樣品集；步驟S3、建立土壤成分定量分析模型，根據確定波長的土壤養分元素特徵等離子光譜線，採用內標法對所述雷射等離子體光譜的數據樣品集校正分析，並建立所述土壤成分定量分析模型。其中，確定土壤氮兀素為744.23nm和746.83nm, 土壤磷兀素為255.32nm和253.56nm, 土壤鉀兀素為766.49nm和769.90nm的波長處的光譜發射強度和內標兀素髮射強度之比，利用二元線性回歸方法建立所述土壤成分定量分析模型。雷射光譜分析採用高能雷射脈衝直接擊中土壤樣品表面，在分析材料表面形成高強度雷射光斑(等離子體)，將樣品中的待測元素激發至高能態，當它們回到基態時會發出各自的特徵光譜，對此光譜進行探測可同時獲得土壤中的所有元素種類和含量信息。該方法採用雷射束直接激發，很少的土壤樣品就可以進行高通量的分析，可實現土壤的「在線」和「原位」檢測，又由於該方法通常可在數秒內完成一次測量，故可實現「實時」和「快速」檢測，相較其他土肥分析技術具有明顯優勢。本發明一實施例的具體工作過程可如下完成:1、將本發明的土壤元素在線檢測裝置懸掛於拖拉機後部，首先通過超聲波測距傳感器16檢測裝置當前入土深度(即土壤待測面C到土壤層表面B的距離)，然後使入土檢測部件I到達待測土壤指定深度，可採用電控機械裝置驅動該入土檢測部件I入土，在農田前進作業過程中，通過犁型開溝和刮板14共同作用，形成平整的土壤待測剖面；2、利用雷射發射及檢測系統進行雷射發射及土壤等離子體衰減光譜數據採集；啟動Nd = YAG雷射器，發射雷射波長為1064nm，脈寬8ns，重複頻率10Hz，最大脈衝能量為200mJ。雷射通過入射光纖31傳導進入殼體11內的光路系統，經聚焦透鏡12匯聚光線後直接照射於土壤待測剖面，待測土壤在瞬間高能雷射束的照射下達到擊穿閾值，局部誘導生成等離子體，在等離子衰減過程中生成的原子光譜信號經聚焦透鏡12會聚後，信號光斑完全入射到採集光纖32的埠中，採集光纖32同AOTF單色儀221連接。通過控制直接頻率合成器222的頻率輸出，經聲光相互作用，實現電調諧入射光波長掃描。由上位機設置延時產生器224的最優米樣延時時間和米樣門寬，Nd:YAG雷射器發射脈衝雷射後觸發延時產生器224工作，經採樣延時後驅動檢測控制器223實現光譜信號的採集檢測，電信號經AD轉換後發送入上位機，通過上位機的處理分析，得到待測土壤的雷射等離子體光譜。設定拖拉機在田間作業的速度為5公裡/小時，雷射發射和土壤等離子信號採集用時在2秒鐘，因此土壤氮磷鉀採樣間距為2米，完全符合大田土肥檢測的實際需要。；3、通過對光譜數據預處理，刪除異常樣本點，建立樣品集，隨後採用內標法對樣品集光譜數據校正分析，並建立土壤氮磷鉀成分定量分析的數學模型。採集的土壤等離子光譜數據按照本發明的檢測方法步驟，通過數據預處理，刪除異常樣本點，根據土壤氮元素等離子光譜特徵譜線在744.23nm和746.83nm，土壤磷元素255.32nm和253.56nm，土壤鉀元素766.49nm和769.90nm處光譜發射強度和內標元素髮射強度之比，通過二元線性回歸建立土壤常規養分預測分析模型；4、對土壤未知養分含量樣品，採集土壤等離子體衰減光譜數據，然後利用上述3中所建立的定量分析模型計算出土壤中養分成分的含量，隨之實現對待測土壤養分含量的定量分析。其中，對所述雷射等離子體光譜進行預處理方法，主要用於刪除光譜數據異常樣本點。由於激 光能量波動、樣品不均勻等因素造成光譜強度波動較大，重現性差，致使模型的預測能力大大降低。為此，採用置信度為95%的T檢驗方法對樣本光譜強度進行刪選，刪選後的光譜數據建立樣品集。所述的內標法即光譜內標校正方法:本實施例中，以檢測土壤所含氮磷鉀元素為例進行說明。優選土壤氮元素等離子光譜特徵譜線在744.23nm和746.83nm處(參見圖3)，土壤磷元素等離子光譜特徵譜線在255.32nm和253.56nm(參見圖4)，土壤鉀元素等離子光譜特徵譜線在766.49nm和769.90nm處(參見圖5)。為了消除土壤養分光譜檢測嚴重的基體效應，選定土壤中某含量大致不變的元素為內標元素，對土壤養分元素的等離子譜線強度做內標處理，如土壤氮元素255.32nm處等離子譜線強度處理如下:i￡5.32畫=Ig其中，Z2:32_為土壤氮元素255.32nm處光譜強度內標值，/f55 32_為土壤氮元素255.32nm處光譜原始強度值，Γ為土壤內標元素特徵譜線原始強度值。本發明所述土壤成分定量分析模型，採用二元線性回歸方法，分別建立土壤氮磷鉀元素含量的預測分析模型，實現對待測土壤養分含量的定量分析。以土壤氮元素含量定量分析模型為例:
_5] Ig(Fw) = axXN25532nn + Ci1Xhm + b其中，Yn為土壤中氮元素的含量，分別為土壤氮元素在255.32nm和253.56nm處光譜強度內標值，a2以及b為模型標定係數。本實施例中，雷射發射及檢測系統2例如可由Nd = YAG雷射器、AOTF單色儀、直接頻率合成器(DDS)、檢測控制器223、延時產生器224以及上位機構成。Nd: YAG雷射器和AOTF單色儀221利用入射光纖31和採集光纖32分別實現雷射傳送和土壤等離子體光譜的採集。直接頻率合成器222 (DDS)與AOTF單色儀221直接相連，通過DDS的指定頻率的波形輸出經射頻驅動後控制AOTF單色儀221的分光器件改變單色衍射光波長。為有效提高土壤等離子信號的信噪比和譜線解析度，上位機發送命令控制延時產生器224，選擇合適的採樣延遲時間驅動光譜檢測控制器223，實現待測土壤離散原子光譜的檢測。本發明在入土檢測部件I的殼體11內集成完整的雷射發射及光譜檢測光路系統，破土刃132大幅減小了裝置入土阻力，而犁型開溝器131、刮板14以及遮光板15設計為高效、準確完成土壤養分在線檢測創造了良好的工作環境。該裝置結構簡單，安裝於農業機械後可以快速在線採集大田土壤信息，為農田土壤養分空間分布提供可靠數據保障。本發明適合進行大範圍土壤氮磷鉀元素檢測，可以在較短時間生成土壤養分空間分布圖，有效指導後續精準農業變量化作業。本發明針對現有技術農田土肥檢測技術價格高、代表性低、時效性差的不足，提出一種專用於土壤氮磷鉀元素在線檢測的方法和裝置，以解決土肥在線快速檢測的技術瓶頸，實現土壤的「在線」和「原位」檢測。在該方法中，找到了適合大田工況環境下實現在線快速檢測的土壤氮磷鉀元素特徵光譜波長點，並提出了系統科學的光譜數據處理方法，為建立準確的土壤養分含量定量分析預測模型提供可靠保障。當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種土壤元素在線檢測裝置，其特徵在於，包括入土檢測部件和雷射發射及檢測系統，所述入土檢測部件通過光纖與所述雷射發射及檢測系統連接，所述入土檢測部件包括殼體和設置在所述殼體內的聚焦透鏡，所述雷射發射及檢測系統包括雷射發射系統、雷射採集系統和控制系統，所述雷射發射系統分別與所述聚焦透鏡及所述控制系統連接，所述雷射採集系統分別與所述聚焦透鏡及所述控制系統連接，所述雷射採集系統用於採集待測土壤等離子衰減過程中生成的原子光譜信號並傳輸至所述控制系統，所述控制系統處理分析所述原子光譜信號並與土壤成分定量分析模型比較計算得到待測土壤中元素成分的含量。
2.如權利要求1所述的土壤元素在線檢測裝置，其特徵在於，所述入土檢測部件還包括破土機構，所述破土機構設置在所述殼體的前端，用於減小所述殼體在土壤中前進的工作阻力，所述破土機構包括開溝器，所述開溝器設置在所述殼體的前端底部。
3.如權利要求2所述的土壤元素在線檢測裝置，其特徵在於，所述破土機構還包括破土刃，所述破土刃設置在所述開溝器的上方並安裝在所述殼體上。
4.如權利要求3所述的土壤元素在線檢測裝置，其特徵在於，所述入土檢測部件還包括一刮板，用於平整待測土壤的檢測面，所述刮板設置在所述開溝器的後方並安裝在所述殼體的底端。
5.如權利要求4所述的土壤元素在線檢測裝置，其特徵在於，所述入土檢測部件還包括一遮光板，用於屏蔽外界雜光的幹擾，所述遮光板安裝在所述殼體的底部並相對於所述刮板設置。
6.如權利要求1所述的土壤元素在線檢測裝置，其特徵在於，所述雷射採集系統包括單色儀、直接頻率合成器、檢測控制器和延時產生器，所述單色儀通過光纖與所述聚焦透鏡連接，所述直接頻率合成器與所述單色儀連接，所述檢測控制器分別與所述單色儀及所述控制系統連接，所述延時產生器分別與所述檢測控制器及所述控制系統連接。
7.如權利要求6所述的 土壤元素在線檢測裝置，其特徵在於，所述入土檢測部件還包括一測距傳感器，用於實時檢測所述殼體的入土深度，所述測距傳感器通過一支架安裝在所述殼體的上端並與所述控制系統連接。
8.一種土壤元素在線檢測方法，採用如權利要求1 7中任意一項所述的土壤元素在線檢測裝置，其特徵在於，包括如下步驟: a、入土檢測，使所述入土檢測部件到達待測土壤指定深度； b、採集土壤等離子體衰減光譜信息，所述控制系統啟動雷射發射及檢測系統，所述雷射發射系統發射雷射並通過所述光纖傳導入所述聚焦透鏡，經所述聚焦透鏡匯聚光線後直接照射於土壤待測面，得到待測土壤等離子衰減過程中生成的原子光譜信號並經所述光纖傳導至所述雷射採集系統中，所述雷射採集系統採集所述原子光譜信號並經AD轉換後傳輸至所述控制系統； C、形成待測土壤的雷射等離子體光譜，所述控制系統處理並分析所述原子光譜信號，得到待測土壤的雷射等離子體光譜； d、計算待測土壤中元素成分的含量，利用待測土壤的雷射等離子體光譜和土壤成分定量分析模型，計算得到待測土壤中元素成分的含量。
9.如權利要求8所述的土壤元素在線檢測方法，其特徵在於，所述土壤成分定量分析模型採用如下步驟獲得: S1、採用a c所述的步驟得到待測土壤的雷射等離子體光譜；s2、建立光譜數據樣品集，對所述雷射等離子體光譜進行預處理，刪除所述雷射等離子體光譜的數據異樣樣本點，建立刪選後的所述雷射等離子體光譜的數據樣品集； S3、建立土壤成分定量分析模型，根據確定波長的土壤養分元素特徵等離子光譜線，採用內標法對所述雷射等離子體光譜的數據樣品集校正分析，並建立所述土壤成分定量分析模型。
10.如權利要求9所述的土壤元素在線檢測方法，其特徵在於，步驟s3中，確定土壤氮元素為744.23nm和746.83nm, 土壤磷元素為255.32nm和253.56nm, 土壤鉀元素為.766.49nm和769.90nm的波長處的光譜發射強度和內標兀素髮射強度之比,利用二兀線性回歸方法建立所述 土壤成分定量分析模型。
全文摘要
一種土壤元素在線檢測裝置與方法，該裝置包括入土檢測部件和雷射發射及檢測系統，所述入土檢測部件通過光纖與所述雷射發射及檢測系統連接，所述入土檢測部件包括殼體和設置在所述殼體內的聚焦透鏡，所述雷射發射及檢測系統包括雷射發射系統、雷射採集系統和控制系統，所述雷射發射系統分別與所述聚焦透鏡及所述控制系統連接，所述雷射採集系統分別與所述聚焦透鏡及所述控制系統連接。該方法包括如下入土檢測、採集土壤等離子體衰減光譜信息、形成待測土壤的雷射等離子體光譜及計算待測土壤中元素成分的含量步驟。本發明可在大田環境下實現土壤的在線和原位檢測。
文檔編號G01N21/63GK103185708SQ201110458289
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者張小超, 張俊寧 申請人:中國農業機械化科學研究院