一種便攜式農(nóng)田土壤肥力在線檢測儀，涉及土壤肥力的實時檢測技術(shù)，其特征在于：所述的檢測儀由主機及手持光學探頭構(gòu)成，所述的主機與手持光學探頭之間通過鏈接盒用電纜線聯(lián)接在一起。本發(fā)明專利技術(shù)采用的是電池式供電的小型激光器，等離子體信號的接收采用光纖傳輸，不僅有效避免外界環(huán)境對信號的影響，還使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，從而大大減小了系統(tǒng)體積，適用于對土壤中碳、氮、磷、鉀及微量元素的實時、原位及在線定量監(jiān)測。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及土壤肥力實時檢測技術(shù)，具體是土壤中碳、氮、磷、鉀元素含量激光誘導擊穿光譜在線檢測儀。
技術(shù)介紹
土壤肥力是衡量土壤提供給植物生長所需要營養(yǎng)元素的能力，掌握農(nóng)田土壤肥力的空間分布，是實現(xiàn)農(nóng)田精準施肥的前提條件。精準施肥是精準農(nóng)業(yè)的一個重要組成部分，它要求根據(jù)不同土壤類型及植物類別和產(chǎn)量，將N、P、K及一些微量元素與有機肥料進行科學配方，做到科學施肥，使經(jīng)濟效益達到最大，同時減小農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。傳統(tǒng)土壤中C、P、N、K元素含量檢測方法多以化學方法為主，存在樣品的采集、預處理、分析效率低、高成本、實時性差等缺點，不能實現(xiàn)快速、在線測量。激光誘導擊穿光譜技術(shù)是激光技術(shù)、光學遙感技術(shù)、光譜測量分析技術(shù)等的有機結(jié)合。具有無需樣品預處理、多元素同時測量、測量時間短等優(yōu)點，以被廣泛應用于冶金、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于提供一種針對我國土壤肥力分析現(xiàn)狀以及國家對精準農(nóng)業(yè)技術(shù)的迫切需求，提出了用于土壤中碳、氮、磷、鉀及微量元素多參數(shù)實時、原位、在線自動監(jiān)測的便攜式農(nóng)田土壤肥力在線檢測儀。本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)，一種便攜式農(nóng)田土壤肥力在線檢測儀，其特征在于:所述的檢測儀由主機及手持光學探頭構(gòu)成，所述的主機與手持光學探頭之間通過鏈接盒用電纜線聯(lián)接在一起。所述的主機由為系統(tǒng)供電的蓄電池、激光器電源、觸發(fā)電路、雙通道光纖光譜儀以及計算機控制系統(tǒng)組成；所述的雙通道光纖光譜儀包括光譜儀，所述光譜儀分光輸出端安裝有CCD探測器；所述的計算機控制系統(tǒng)包括一筆記本電腦，所述的筆記本電腦通過USB及串口通訊端口分別與雙通道光纖光譜儀及觸發(fā)電路連接，實現(xiàn)光譜儀參數(shù)設置和數(shù)據(jù)傳輸；所述的觸發(fā)電路通過通訊線與激光器、筆記本電腦及雙通道光纖光譜儀連接；觸發(fā)電路控制激光器和雙通道光纖光譜儀之間的時序，計算機控制系統(tǒng)并建立數(shù)據(jù)通訊。所述的手持光學探頭包括激光頭、位于激光頭兩端的耦合透鏡及聚焦透鏡，所述激光頭輸出端裝有雙色鏡，所述聚焦透鏡與耦合透鏡為同一光學透鏡。所述的手持光學探頭通過電纜線與激光器電源及雙通道光纖光譜儀連接。所述雙色鏡與水平方向的夾角為45°，實現(xiàn)了激光束傳播方向的改變。本專利技術(shù)的工作原理:由激光器輸出基頻1064nm的脈沖激光束，經(jīng)45°雙色鏡、聚焦透鏡聚焦到土壤表面，土壤樣品被激發(fā)瞬時形成高溫、高密度等離子體，其原子、離子發(fā)射光由耦合透鏡聚焦耦合至雙芯光纖的端面上，耦合進光纖的光束經(jīng)過光纖同時傳輸給雙通道光纖光譜儀，由光譜儀分光，CCD探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集處理，根據(jù)元素譜線強度與濃度的關(guān)系對元素含量進行定量分析，從而實現(xiàn)土壤中碳、氮、鉀及微量元素的實時、原位及在線定量監(jiān)測。本專利技術(shù)采用的是電池式供電的小型激光器，等離子體信號的接收采用光纖傳輸，不僅有效避免外界環(huán)境對信號的影響，還使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，從而大大減小了系統(tǒng)體積，適于對土壤中碳、氮、磷、鉀及微量元素的實時、在線及原位的定量監(jiān)測；與傳統(tǒng)的土壤碳、氮、磷、鉀及微量元素檢測的化學分析方法、近紅外光譜法等相比，本專利技術(shù)的特點如下:1、無需采樣和樣品預處理從而避免二次污染；2、對土壤樣品幾乎無破壞；3、采用光纖進行光的傳輸，可實現(xiàn)遠程監(jiān)測；4、適用于農(nóng)田土壤中碳、氮、磷、鉀及微量元素含量的實時、原位、在線監(jiān)測。附圖說明圖1為本專利技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式為了使本專利技術(shù)實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本專利技術(shù)。如圖1所示，一種便攜式農(nóng)田土壤肥力在線檢測儀，包括主機I及手持光學探頭2構(gòu)成，主機I與手持光學探頭2之間通過鏈接盒4用電纜線3聯(lián)接在一起。主機I包括為系統(tǒng)供電的蓄電池14、激光器電源15、觸發(fā)電路13、雙通道光纖光譜儀12以及計算機控制系統(tǒng)11組成；雙通道光纖光譜儀12包括光譜儀，光譜儀分光輸出端安裝有CXD探測器；計算機控制系統(tǒng)11包括筆記本電腦，筆記本電腦通過USB通訊端口與雙通道光纖光譜儀12連接，實現(xiàn)光譜儀參數(shù)設置和數(shù)據(jù)傳輸；觸發(fā)電路13通過通訊線與激光器電源15、筆記本電腦及雙通道光纖光譜儀12連接；觸發(fā)電路13控制激光器電源15和雙通道光纖光譜儀12之間的時序，計算機控制系統(tǒng)11建立數(shù)據(jù)通訊。手持光學探頭2包括激光頭20和位于激光頭20兩端的耦合透鏡22及聚焦透鏡23，激光頭20輸出端裝有雙色鏡21，手持光學探頭2通過電纜線與激光器電源15及雙通道光纖光譜儀12連接，雙色鏡21與水平方向的夾角為45°。激光器輸出的高功率脈沖激光聚焦到土壤表面，土壤樣品瞬間被氣化形成高溫、高密度的等離子體，等離子體中的原子、離子發(fā)射各自的特征譜線，產(chǎn)生的發(fā)射光譜經(jīng)過光學收集器將光傳輸?shù)焦庾V儀進行分光，由CCD探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集處理，根據(jù)元素譜線強度與濃度的關(guān)系對元素含量進行定量分析。以上顯示和描述了本專利技術(shù)的基本原理和主要特征和本專利技術(shù)的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本專利技術(shù)不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本專利技術(shù)的原理，在不脫離本專利技術(shù)精神和范圍的前提下，本專利技術(shù)還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本專利技術(shù)范圍內(nèi)。本專利技術(shù)要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
便攜式農(nóng)田土壤肥力在線檢測儀，其特征在于：所述的檢測儀由主機及手持光學探頭構(gòu)成，所述的主機與手持光學探頭之間通過鏈接盒用電纜線聯(lián)接在一起。
【技術(shù)特征摘要】
1.便攜式農(nóng)田土壤肥力在線檢測儀，其特征在于:所述的檢測儀由主機及手持光學探頭構(gòu)成，所述的主機與手持光學探頭之間通過鏈接盒用電纜線聯(lián)接在一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式農(nóng)田土壤肥力在線檢測儀，其特征在于:所述的主機由系統(tǒng)供電的蓄電池、激光器電源、觸發(fā)電路、雙通道光纖光譜儀以及計算機控制系統(tǒng)組成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式農(nóng)田土壤肥力在線檢測儀，其特征在于:所述的雙通道光纖光譜儀包括光譜儀光，所述光譜儀分光輸出端安裝接有CCD探測器。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式農(nóng)田土壤肥力在線檢測儀，其特征在于:所述的計算機控制系統(tǒng)包括一筆記本電腦，所述的筆記本電腦通過USB及串口通訊端口分別與雙通道光纖光...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯翠萍，汪六三，莊重，汪玉冰，曹會彬，孫玉香，宋良圖，王儒敬，
申請(專利權(quán))人：中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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