专利名称：非接触式植物养分信息快速无损测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及近红外光谱测试仪，尤其是涉及一种非接触式植物养分信 息快速无损测试仪。 技术背景
植物养分信息包括植物叶片叶绿素含量，氮含量、钾含量、磷含量等。传 统的植物养分信息的获取需要采集部分植物叶片样品在化学实验室里完成，时 间长，操作复杂，难以及时地起到现场检测的作用，整个实验仪器投资较大， 实验试剂耗费大，难以满足田间现场快速测试的要求。目前，进口的植物养分 信息测试仪，不仅价格昂贵，而且功能单一，有的只能测试叶片叶绿素含量，
有的只能测试叶片氮含量或钾含量。进口仪器也缺乏GPS定位功能，不适合当
前精准农业定点变量作业的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种非接触式植物养分信息快速无损测试仪，在 便携式光谱仪器中集成GPS模块，可实现田间植物养分信息的定点测量以及方 便数据的后期管理。
本实用新型采用的技术方案是
本实用新型包括近红外光源、Y型光纤、光谱模块和单片机测量系统。近 红外光源接Y型光纤的入射光接口， Y型光纤与植物叶片样本的表面进行光学 交换后，Y型光纤的出射光接光谱模块，光谱模块通过RS232接口与单片机测 量系统联接。
本实用新型具有的有益效果是-
1、 与传统化学测量方法相比，可在更短的时间内实现植物养分信息的快速 获取；
2、 与进口的植物养分测试仪相比，可在一台仪器中同时完成多个植物养分
3、 带有GPS定位功能；
4、 不破坏样品，不需要使用试剂，不污染环境；
5、 采用单片机测量系统，可使光谱数据处理智能化，方便数据的后期管理。
6、 性价比相比进口同类产品具有优势。
图1是本实用新型的非接触式植物养分信息快速无损测试仪结构图。
图2是本实用新型的单片机测量系统线路图。
图中1、近红外光源，2、 Y型光纤，3、植物叶片样本，4、光谱模块，5、 单片机测量系统。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括近红外光源l、 Y型光纤2、光谱模块4、单片 机测量系统5;近红外光源1接Y型光纤2的入射光接口， Y型光纤2与植物 叶片样本3的表面进行光学交换，Y型光纤2的出射光接光谱模块4，光谱模块 4通过RS232接口与单片机测量系统5联接。单片机测量系统5运行光谱数据 处理程序，完成植物养分信息的计算和结果存储。
所述的近红外光源1型号为LS-1-CAL。
所述的Y型光纤2型号为R400-7-VIS-NIR。
所述的光谱模块4型号为USB4000-VIS-NIR，光谱范围350 1050nm，分辨 率 1.33nm FWHM，入射狭缝25um，分光光栅350-1050nm，积分时间范围 10us >ls， 3648象素CCD阵列检测器，16位3MHz模/数转换器，USB2.0接口 和RS232接口。
所述的单片机测量系统5为MSP430F149，有60KB+256B程序存储器，2KB 数据存储器，2个USART接口；内置GPS定位模i央；仪器由太阳能电池供电。 本实用新型的工作原理如下
如图1所示，近红外光源通过Y型光纤向植物叶片样本表面照射红外光，带 有样本信息的漫反射光再经同一根光纤回射到光谱模块，并由光谱模块进行光 电转换和数字化。单片机测量系统以MSP430F149为微处理器，由RS232接口 从光谱模块读取光谱数据。光谱数据经单片机程序处理后，得到植物养分信息 数据，并存储在单片机内部RAM中。
单片机测量系统工作原理如下
如图2所示,CPU芯片Ul从X2接口读取光谱模块传来的光谱数据，存放在 内部RAM中，经过程序滤波后，转存到外部芯片组U2 U9组成的RAM中.同 时CPU芯片Ul从Xl接口读取GPS定位数据.仪器系统通过芯片V1由太阳能 供电。
权利要求1. 一种非接触式植物养分信息快速无损测试仪，其特征在于包括近红外光源(1)、Y型光纤(2)、光谱模块(4)和单片机测量系统(5)；近红外光源(1)接Y型光纤(2)的入射光接口，Y型光纤(2)与植物叶片样本(3)的表面进行光学交换后，Y型光纤(2)的出射光接光谱模块(4)，光谱模块(4)通过RS232接口与单片机测量系统(5)联接。
2. 根据权利要求1所述的一种非接触式植物养分信息快速无损测试仪，其特 征在于所述的近红外光源(1)型号为LS-1-CAL。
3. 根据权利要求1所述的一种非接触式植物养分信息快速无损测试仪，其特 征在于所述的Y型光纤(2)型号为R400-7-VIS-NIR。
4. 根据权利要求1所述的一种非接触式植物养分信息快速无损测试仪，其特 征在于所述的光谱模块(4)型号为USB4000-VIS-NIR，光谱范围350 1050nm， 分辨率 1.33nmFWHM，入射狭缝25um，分光光栅350-1050nm，积分时间范围 10us >ls， 3648象素CCD阵列检测器，16位3MHz模/数转换器，USB2.0接口 和RS232接口。
5. 根据权利要求1所述的一种非接触式植物养分信息快速无损测试仪，其特 征在于所述的单片机测量系统(5)为MSP430F149，有60KB+256B程序存储器， 2KB数据存储器，2个USART接口；内置GPS定位模块.仪器由太阳能电池供 电。
专利摘要本实用新型公开了一种非接触式植物养分信息快速无损测试仪。近红外光源接Y型光纤的入射光接口，Y型光纤与植物叶片样本的表面进行光学交换后，Y型光纤的出射光接光谱模块，光谱模块通过RS232接口与单片机测量系统联接。单片机测量系统读取光谱数据后，运行光谱数据处理程序，完成植物养分指标的计算和结果存储。单片机测量系统通过并行接口从GPS模块读取全球经纬度坐标。可代替传统化学测量植物养分的方法；不破坏样本，不需要使用试剂，不污染环境；相比进口仪器，可在一台仪器中同时完成多个植物养分指标的测量；带有GPS定位功能；采用单片机测量系统，可使光谱数据处理智能化，方便数据的后期管理。
文档编号G01N21/25GK201229298SQ200820162579
公开日2009年4月29日 申请日期2008年8月5日 优先权日2008年8月5日
发明者勇 何, 杨海清 申请人:浙江大学