【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于農(nóng)業(yè)工程光譜信息檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式作物葉綠素檢測儀及其檢測方法。
技術(shù)介紹
1、葉綠素是植物光合作用的催化劑，其含量是監(jiān)測植物生長狀態(tài)和田間管理決策的重要依據(jù)，及時掌握作物葉綠素含量對于保障糧食穩(wěn)產(chǎn)增收至關(guān)重要。傳統(tǒng)的葉綠素檢測方式為分光光度法，但其檢測流程復(fù)雜、耗時長，需要破壞葉片結(jié)構(gòu)，具有滯后性，耽誤農(nóng)時；現(xiàn)有的葉綠素快捷檢測設(shè)備spad計，雖可以實現(xiàn)快速檢測、便捷操作，但其價格過高，難以進(jìn)行大面積推廣；研究表明葉綠素敏感波段集中在400～900nm波段，現(xiàn)有便攜式葉綠素檢測儀覆蓋波段少，檢測精度受限，尤其在spad值大于50時，檢測偏差較大，光柵式光譜儀雖可以全覆蓋，檢測精度較高，但其體積較大，使用受限。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)利用光譜技術(shù)研制了一臺操作簡便、檢測結(jié)果準(zhǔn)確、檢測速度快的便攜式作物葉綠素含量檢測設(shè)備。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本專利技術(shù)提供了一種便攜式作物葉綠素檢測儀及其檢測方法，操作簡便、檢測結(jié)果準(zhǔn)確、檢測速度快。
2、本專利技術(shù)通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
3、一種便攜式作物葉綠素檢測儀，包括由底座、上蓋、翻轉(zhuǎn)蓋組成的殼體，待測作物葉片夾持在相互鉸接的上蓋與翻轉(zhuǎn)蓋之間；上蓋頂部安裝有按鍵、顯示屏幕，翻轉(zhuǎn)蓋內(nèi)部安裝有光度傳感器，殼體側(cè)壁上設(shè)置有編程口、充電口，殼體內(nèi)部的底座上安裝有用于固定控制器的控制器固定座、用于安裝按鍵的按鍵支撐柱、碗狀光源固定臺、電池；光源固定臺上布置有光源
4、進(jìn)一步地，所述光源圓周均布在光源固定臺上，由波長為445nm、560nm、660nm、760nm、805nm、900nm的六顆led燈組成。
5、進(jìn)一步地，所述翻轉(zhuǎn)蓋內(nèi)部側(cè)壁上安裝有傳感器固定平臺，光度傳感器固定在傳感器固定平臺上，且光度傳感器位于六顆led燈所形成圓周平面的中心線上。
6、進(jìn)一步地，所述底座以及上蓋一端通過螺釘可拆卸連接，上蓋另一端兩側(cè)設(shè)有滑塊，底座另一端頂部設(shè)有軌道，上蓋另一端通過滑塊、軌道的配合約束實現(xiàn)與底座另一端的安裝；翻轉(zhuǎn)蓋通過鉸鏈轉(zhuǎn)動安裝在上蓋一端。
7、進(jìn)一步地，所述控制器為單片機(jī)微控制器，通過編程口使用usb數(shù)據(jù)線與外部計算機(jī)相連，為控制器輸入控制程序，同時為控制器直接供電；控制器通過檢測按鍵的信號判斷是否執(zhí)行控制程序；控制器通過控制程序控制光源的點亮方式；控制器通過控制程序控制光度傳感器讀取光強(qiáng)數(shù)值，并對獲取的光強(qiáng)數(shù)值進(jìn)行計算分析；控制器通過控制程序控制顯示屏幕顯示葉綠素數(shù)值、電池電量。
8、一種利用上述便攜式作物葉綠素檢測儀的作物葉綠素檢測方法，包括如下過程：
9、首先轉(zhuǎn)動打開翻轉(zhuǎn)蓋，將所要檢測的葉片放入上蓋與翻轉(zhuǎn)蓋之間，轉(zhuǎn)動關(guān)閉翻轉(zhuǎn)蓋將葉片夾持住；按下按鍵，控制器檢測到按鍵被按下，觸發(fā)執(zhí)行光源控制程序；控制器控制光源分別依次點亮閃爍1s，在光源點亮同時光度傳感器獲取每顆led燈投射過葉片后的光照強(qiáng)度數(shù)值，光度傳感器將獲得的6個光照強(qiáng)度數(shù)值傳輸給控制器，控制器利用預(yù)先輸入的計算模型將6個光照強(qiáng)度數(shù)值計算為1個葉綠素含量；控制器將計算得到的葉綠素含量傳輸給顯示屏幕顯示，工作人員讀取葉綠素含量數(shù)值，檢測完成。
10、進(jìn)一步地，所述計算模型的獲取方法如下：
11、選取10片由黃到綠的葉片，在每片葉片的上下左右四個相同點位分別用葉綠素檢測儀與spad-502plus進(jìn)行測量，記錄每組光照強(qiáng)度數(shù)值與對應(yīng)的葉綠素含量值spad，用多元線性回歸法得到40組數(shù)據(jù)之間的關(guān)系模型，將得到的關(guān)系模型輸入控制器作為計算模型；
12、計算模型如下：
13、spad＝7.73227*10-3*x[0]-8.65319*10-3*x[1]-3.11093*10-4*x[2]
14、+4.64343*10-4*x[3]+9.98612*10-5*x[4]-7.67398*10-4*x[5]+53.69795
15、其中，x[0]、x[1]、x[2]、x[3]、x[4]、x[5]分別表示波長為445nm、560nm、660nm、760nm、805nm、900nm的led燈光線透過葉片后的光照強(qiáng)度。
16、本專利技術(shù)具有如下有益效果：
17、(1)本專利技術(shù)的便攜式作物葉綠素檢測儀操作簡單、檢測速度快，轉(zhuǎn)動翻轉(zhuǎn)蓋夾持葉片后，按下按鍵便可實現(xiàn)葉綠素的自動檢測與數(shù)值顯示；
18、(2)本專利技術(shù)的便攜式作物葉綠素檢測儀結(jié)構(gòu)精巧、成本較低，適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點，利于大面積推廣；
19、(3)本專利技術(shù)的便攜式作物葉綠素檢測儀靈活且便捷，既可以直接通過編程口供電，也可以通過電池供電，增強(qiáng)了設(shè)備的移動性和便捷性；
20、(4)本專利技術(shù)的便攜式作物葉綠素檢測儀采用多波段葉綠素敏感波段led燈作為光源，通過多元線性回歸法(mlr)得到計算模型，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，檢測精度高。
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1.一種便攜式作物葉綠素檢測儀，其特征在于，包括由底座(101)、上蓋(102)、翻轉(zhuǎn)蓋(103)組成的殼體(1)，待測作物葉片夾持在相互鉸接的上蓋(102)與翻轉(zhuǎn)蓋(103)之間；上蓋(102)頂部安裝有按鍵(7)、顯示屏幕(6)，翻轉(zhuǎn)蓋(103)內(nèi)部安裝有光度傳感器(5)，殼體(1)側(cè)壁上設(shè)置有編程口(14)、充電口(15)，殼體(1)內(nèi)部的底座(101)上安裝有用于固定控制器(2)的控制器固定座(9)、用于安裝按鍵(7)的按鍵支撐柱(12)、碗狀光源固定臺(11)、電池(3)；光源固定臺(11)上布置有光源(4)，光度傳感器(5)布置在光源(4)上方；電池(3)、光源(4)、光度傳感器(5)、顯示屏幕(6)、按鍵(7)均與控制器(2)通過線路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式作物葉綠素檢測儀，其特征在于，所述光源(4)圓周均布在光源固定臺(11)上，由波長為445nm、560nm、660nm、760nm、805nm、900nm的六顆LED燈組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式作物葉綠素檢測儀，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)蓋(103)內(nèi)部側(cè)壁上安裝有傳感
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式作物葉綠素檢測儀，其特征在于，所述底座(101)以及上蓋(102)一端通過螺釘可拆卸連接，上蓋(102)另一端兩側(cè)設(shè)有滑塊(16)，底座(101)另一端頂部設(shè)有軌道(17)，上蓋(102)另一端通過滑塊(16)、軌道(17)的配合約束實現(xiàn)與底座(101)另一端的安裝；翻轉(zhuǎn)蓋(103)通過鉸鏈(8)轉(zhuǎn)動安裝在上蓋(102)一端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式作物葉綠素檢測儀，其特征在于，所述控制器(2)為單片機(jī)微控制器，通過編程口(14)使用USB數(shù)據(jù)線與外部計算機(jī)相連，為控制器(2)輸入控制程序，同時為控制器(2)直接供電；控制器(2)通過檢測按鍵(7)的信號判斷是否執(zhí)行控制程序；控制器(2)通過控制程序控制光源(4)的點亮方式；控制器(2)通過控制程序控制光度傳感器(5)讀取光強(qiáng)數(shù)值，并對獲取的光強(qiáng)數(shù)值進(jìn)行計算分析；控制器(2)通過控制程序控制顯示屏幕(6)顯示葉綠素數(shù)值、電池(3)電量。
6.一種利用權(quán)利要求3所述便攜式作物葉綠素檢測儀的作物葉綠素檢測方法，其特征在于，包括如下過程：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的作物葉綠素檢測方法，其特征在于，所述計算模型的獲取方法如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種便攜式作物葉綠素檢測儀，其特征在于，包括由底座(101)、上蓋(102)、翻轉(zhuǎn)蓋(103)組成的殼體(1)，待測作物葉片夾持在相互鉸接的上蓋(102)與翻轉(zhuǎn)蓋(103)之間；上蓋(102)頂部安裝有按鍵(7)、顯示屏幕(6)，翻轉(zhuǎn)蓋(103)內(nèi)部安裝有光度傳感器(5)，殼體(1)側(cè)壁上設(shè)置有編程口(14)、充電口(15)，殼體(1)內(nèi)部的底座(101)上安裝有用于固定控制器(2)的控制器固定座(9)、用于安裝按鍵(7)的按鍵支撐柱(12)、碗狀光源固定臺(11)、電池(3)；光源固定臺(11)上布置有光源(4)，光度傳感器(5)布置在光源(4)上方；電池(3)、光源(4)、光度傳感器(5)、顯示屏幕(6)、按鍵(7)均與控制器(2)通過線路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式作物葉綠素檢測儀，其特征在于，所述光源(4)圓周均布在光源固定臺(11)上，由波長為445nm、560nm、660nm、760nm、805nm、900nm的六顆led燈組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式作物葉綠素檢測儀，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)蓋(103)內(nèi)部側(cè)壁上安裝有傳感器固定平臺(13)，光度傳感器(5)固定在傳感器固定平臺(13)上，且光度傳感器(5)位于六顆led燈...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張曉蕾，何鑫楊，汪小旵，秦歡歡，
申請(專利權(quán))人：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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