一種作物氮素營養無損監測儀的光學系統校正方法
2023-07-16 05:58:36
專利名稱：一種作物氮素營養無損監測儀的光學系統校正方法
技術領域：
本發明涉及一種作物氮素營養無損監測儀的校正方法，尤其涉及作物氮素營養無損監測儀光學系統的校正方法，屬於作物生長信息智能檢測領域。技術背景
作物氮素營養無損監測儀可以為快速診斷作物氮素營養狀況並為精確施肥提供技術支持，相對傳統農業而言，既能節省肥料、降低生產成本、減少環境汙染，又能不破壞作物、時效性好。目前，基於反射光譜的作物氮素營養無損監測理論及相關設備的研發工作日趨深入。專利ZL200710019340. 9公開了一種可攜式多通道作物葉片氮素營養指標無損監測裝置；專利CN101666741B公開了一種機載式作物氮素高密度無損採集方法。
光學系統是作物氮素營養無損監測儀中的關鍵部件之一，由上光管和下光管兩部分組成。上光管用於接收太陽輻射在作物生長指標特徵波段處的光輻射信息，包括漫射片、 帶通濾光片、透鏡和探測器；下光管用於接收作物冠層在相應波段處的反射光信息，包括窗口鏡、帶通濾光片、透鏡和探測器；光輻射信息通過光電池轉換為電信號，供後續控制器處理，得到作物冠層特徵光譜反射率
權利要求
1.一種作物氮素營養無損監測儀的光學系統校正方法，所述作物氮素營養無損監測儀的光學系統包括上光管、下光管，其中所述上光管的元器件包括矽光電池、透鏡、濾波片、漫射體；所述下光管的元器件包括矽光電池、透鏡、濾波片、窗口鏡；其特徵在於所述校正方法包括以下步驟 A、採用光電探測器光譜響應度測量儀，在上、下光管組裝過程中，對所述上光管、下光管中各元器件光譜響應度進行校正，具體步驟為 步驟1)，分別取不同作物氮素特徵波段所對應的矽光電池組置於樣品室中，光電探測器光譜響應度測量儀的光源經光學斬波器斬波後再由單色儀分光進入樣品室，測量各矽光電池組在對應作物氮素特徵波段範圍內的光譜響應度曲線，對光譜響應度曲線異常的矽光電池組進行更換，將測試合格的矽光電池組分別作為上、下光管的矽光電池焊接在矽光電池板上，並調整該矽光電池板的焊接面，使所有矽光電池的光譜響應度曲線基本一致； 步驟2)，在經步驟I)調整過的矽光電池板上，按照所述不同作物氮素特徵波段分別裝配各特徵波段所對應的帶通濾光片與透鏡，並置於樣品室中，然後分別測量各矽光電池的光譜響應度曲線；對光譜響應度曲線存在異常的透鏡或濾波片進行清潔、更換或調整其裝配位置，保證不同透鏡和濾波片在對應敏感波段內的光譜響應度一致； 步驟3)，將不同作物氮素特徵波段所對應的漫射體和窗口鏡清潔後，根據特徵波段的不同分別對應安裝在步驟2)使用的矽光電池板上，並置於樣品室中，然後分別測量裝配不同窗口鏡或漫射體的各娃光電池的光譜響應度曲線，對光譜響應度曲線存在異常的窗口鏡或漫射體進行清潔、更換或調整其裝配位置，消除不同窗口鏡或漫射體因元件性能衰減或裝配過程中產生的誤差； 步驟4)，將經步驟I)-步驟3)校正過的矽光電池、透鏡、濾波片、窗口鏡或漫射體進行組裝，分別形成上、下光管，並置於樣品室中，調節光電探測器光譜響應度測量儀光源，使其以相同輻照度掃描上、下光管與測量儀中的標準探測器，輸出的光電流經過鎖相放大器採集後送入計算機進行處理，經過計算分別得到上、下光管在各特徵波段的光譜響應度、以及半波寬積分響應度； B、採用上光管、下光管的半波寬積分響應度對所述上光管、下光管中各元器件光衰減係數進行校正，並最終得到光學系統的校正係數，具體步驟為 步驟5)，將步驟4)得到的上、下光管半波寬積分響應度相比，以此作為上、下光管的光衰減係數之比； 步驟6)，根據公式F = 得到作物氮素營養無損監測儀的光學系統的校正係數W ；其中s為上光管的光譜響應度，S ;為下光管的光譜響應度，P為上光管的光衰減係數，&』為下光管的光衰減係數； 步驟7)，將校正係數寫入計算機系統即可實現對監測儀光學系統的校正。
2.根據權利要求1所述的一種作物氮素營養無損監測儀的光學系統校正方法，其特徵在於步驟4)所述上、下光管半波寬積分響應度參數的計算方法為 標準探測器和被測光管在相同輻照度E下的光譜響應度通過式(I)和(2)計算得到，
3.根據權利要求1所述的一種作物氮素營養無損監測儀的光學系統校正方法，其特徵在於所述作物氮素特徵波段的範圍是500nm至900nm。
4.根據權利要求1或3所述的一種作物氮素營養無損監測儀的光學系統校正方法，其特徵在於所述作物氮素特徵波段分別為546nm、660nm、710nm和810nm，每個特徵波段對應一個上光管、一個下光管。
全文摘要
本發明公開了一種作物氮素營養無損監測儀的光學系統校正方法。將光管各元器件依次置於光電探測器光譜響應度測量儀樣品室中，測量各元器件的光譜響應度曲線，將各元器件的光譜響應度調整到同一標準上；將光管置於樣品室中，以相同輻照度的光源掃描光管與標準探測器，輸出的光電流經過鎖相放大器採集後送入計算機進行處理得到上、下光管半波寬積分響應度；計算上、下光管半波寬積分響應度比值，得到監測儀光學系統的校正係數，將校正係數寫入後續單片機處理系統即可實現對監測儀光學系統的校正。本發明克服光學系統各元器件特性及光學系統結構對作物氮素營養無損監測儀檢測精度及可靠性的影響，提高了儀器的檢測精度與可靠性、適用性。
文檔編號G01N21/27GK102980855SQ20121046973
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者倪軍, 朱豔, 徐志剛, 蔣倩倩, 姚霞, 田永超, 曹衛星 申請人:南京農業大學