非接觸式植物養分信息快速無損測試儀的製作方法

2023-11-01 01:12:32

專利名稱：非接觸式植物養分信息快速無損測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及近紅外光譜測試儀，尤其是涉及一種非接觸式植物養分信 息快速無損測試儀。 技術背景
植物養分信息包括植物葉片葉綠素含量，氮含量、鉀含量、磷含量等。傳 統的植物養分信息的獲取需要採集部分植物葉片樣品在化學實驗室裡完成，時 間長，操作複雜，難以及時地起到現場檢測的作用，整個實驗儀器投資較大， 實驗試劑耗費大，難以滿足田間現場快速測試的要求。目前，進口的植物養分 信息測試儀，不僅價格昂貴，而且功能單一，有的只能測試葉片葉綠素含量，
有的只能測試葉片氮含量或鉀含量。進口儀器也缺乏GPS定位功能，不適合當
前精準農業定點變量作業的要求。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種非接觸式植物養分信息快速無損測試儀，在 可攜式光譜儀器中集成GPS模塊，可實現田間植物養分信息的定點測量以及方 便數據的後期管理。
本實用新型採用的技術方案是
本實用新型包括近紅外光源、Y型光纖、光譜模塊和單片機測量系統。近 紅外光源接Y型光纖的入射光接口， Y型光纖與植物葉片樣本的表面進行光學 交換後，Y型光纖的出射光接光譜模塊，光譜模塊通過RS232接口與單片機測 量系統聯接。
本實用新型具有的有益效果是-
1、 與傳統化學測量方法相比，可在更短的時間內實現植物養分信息的快速 獲取；
2、 與進口的植物養分測試儀相比，可在一臺儀器中同時完成多個植物養分
3、 帶有GPS定位功能；
4、 不破壞樣品，不需要使用試劑，不汙染環境；
5、 採用單片機測量系統，可使光譜數據處理智能化，方便數據的後期管理。
6、 性價比相比進口同類產品具有優勢。

圖1是本實用新型的非接觸式植物養分信息快速無損測試儀結構圖。
圖2是本實用新型的單片機測量系統線路圖。
圖中1、近紅外光源，2、 Y型光纖，3、植物葉片樣本，4、光譜模塊，5、 單片機測量系統。
具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括近紅外光源l、 Y型光纖2、光譜模塊4、單片 機測量系統5;近紅外光源1接Y型光纖2的入射光接口， Y型光纖2與植物 葉片樣本3的表面進行光學交換，Y型光纖2的出射光接光譜模塊4，光譜模塊 4通過RS232接口與單片機測量系統5聯接。單片機測量系統5運行光譜數據 處理程序，完成植物養分信息的計算和結果存儲。
所述的近紅外光源1型號為LS-1-CAL。
所述的Y型光纖2型號為R400-7-VIS-NIR。
所述的光譜模塊4型號為USB4000-VIS-NIR，光譜範圍350 1050nm，分辨 率 1.33nm FWHM，入射狹縫25um，分光光柵350-1050nm，積分時間範圍 10us >ls， 3648象素CCD陣列檢測器，16位3MHz模/數轉換器，USB2.0接口 和RS232接口。
所述的單片機測量系統5為MSP430F149，有60KB+256B程序存儲器，2KB 數據存儲器，2個USART接口；內置GPS定位模i央；儀器由太陽能電池供電。 本實用新型的工作原理如下
如圖1所示，近紅外光源通過Y型光纖向植物葉片樣本表面照射紅外光，帶 有樣本信息的漫反射光再經同一根光纖回射到光譜模塊，並由光譜模塊進行光 電轉換和數位化。單片機測量系統以MSP430F149為微處理器，由RS232接口 從光譜模塊讀取光譜數據。光譜數據經單片機程序處理後，得到植物養分信息 數據，並存儲在單片機內部RAM中。
單片機測量系統工作原理如下
如圖2所示,CPU晶片Ul從X2接口讀取光譜模塊傳來的光譜數據，存放在 內部RAM中，經過程序濾波後，轉存到外部晶片組U2 U9組成的RAM中.同 時CPU晶片Ul從Xl接口讀取GPS定位數據.儀器系統通過晶片V1由太陽能 供電。
權利要求1. 一種非接觸式植物養分信息快速無損測試儀，其特徵在於包括近紅外光源(1)、Y型光纖(2)、光譜模塊(4)和單片機測量系統(5)；近紅外光源(1)接Y型光纖(2)的入射光接口，Y型光纖(2)與植物葉片樣本(3)的表面進行光學交換後，Y型光纖(2)的出射光接光譜模塊(4)，光譜模塊(4)通過RS232接口與單片機測量系統(5)聯接。
2. 根據權利要求1所述的一種非接觸式植物養分信息快速無損測試儀，其特 徵在於所述的近紅外光源(1)型號為LS-1-CAL。
3. 根據權利要求1所述的一種非接觸式植物養分信息快速無損測試儀，其特 徵在於所述的Y型光纖(2)型號為R400-7-VIS-NIR。
4. 根據權利要求1所述的一種非接觸式植物養分信息快速無損測試儀，其特 徵在於所述的光譜模塊(4)型號為USB4000-VIS-NIR，光譜範圍350 1050nm， 解析度 1.33nmFWHM，入射狹縫25um，分光光柵350-1050nm，積分時間範圍 10us >ls， 3648象素CCD陣列檢測器，16位3MHz模/數轉換器，USB2.0接口 和RS232接口。
5. 根據權利要求1所述的一種非接觸式植物養分信息快速無損測試儀，其特 徵在於所述的單片機測量系統(5)為MSP430F149，有60KB+256B程序存儲器， 2KB數據存儲器，2個USART接口；內置GPS定位模塊.儀器由太陽能電池供 電。
專利摘要本實用新型公開了一種非接觸式植物養分信息快速無損測試儀。近紅外光源接Y型光纖的入射光接口，Y型光纖與植物葉片樣本的表面進行光學交換後，Y型光纖的出射光接光譜模塊，光譜模塊通過RS232接口與單片機測量系統聯接。單片機測量系統讀取光譜數據後，運行光譜數據處理程序，完成植物養分指標的計算和結果存儲。單片機測量系統通過並行接口從GPS模塊讀取全球經緯度坐標。可代替傳統化學測量植物養分的方法；不破壞樣本，不需要使用試劑，不汙染環境；相比進口儀器，可在一臺儀器中同時完成多個植物養分指標的測量；帶有GPS定位功能；採用單片機測量系統，可使光譜數據處理智能化，方便數據的後期管理。
文檔編號G01N21/25GK201229298SQ200820162579
公開日2009年4月29日 申請日期2008年8月5日 優先權日2008年8月5日
發明者勇 何, 楊海清 申請人:浙江大學