专利名称：土壤光谱批量自动采集方法及其专用采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种土壤光谱批量自动采集方法及其专用采集装置，属于农业信息检测装备领域。
背景技术：
现代农业要求根据农田实际肥力和作物需求情况，制定相应的施肥方案。传统的土壤养分理化测试技术无法满足大量土样的实时测试要求，客观上需要研发能大规模快速测试土壤养分含量的技术和检测设备。近年来，近红外光谱技术由于测试简便、无需样本预处理、无化学污染等优点，逐渐被应用于土壤养分室内或室外测试。目前土壤光谱采集还必须依靠人工对土样进行逐个检测。这种方式比较适合于少量样本的测试，但对于大面积土壤养分普查，显然存在效率低、测试时间长、人工成本高等缺点。为此，有必要研发能批量自动采集土壤光谱的装置。
发明内容
为了克服现有土壤光谱采集中存在的效率低、测试时间长、人工成本高、不适用于大批量样品测试的缺点，本发明提供一种土壤光谱批量自动采集方法及其专用采集装置。本发明采用的技术方案是:1、土壤光谱批量自动采集方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤:( I)上电复位:电气部件上电后，运行计算机程序，控制样品旋转盘转动，使得标号“S”的圆孔移到光学探头 下，将光学标准板放置于“S”圆孔上，并使光学探头发出的光汇聚在光学标准板中间。运行计算机程序获取光学标准板发射光谱；(2)放置样品杯:将待测土样装入样品杯，将样品杯依次放入样品旋转盘的圆孔内；(3)采集土样光谱:运行计算机程序，给步进电机控制器发送步进旋转指令，将样品旋转盘旋转一个圆孔角距，停留Is时间后，开始自动采集土样光谱，重复多次采集，取平均值作为该土样的光谱值；(4)结束操作:重复(3)操作，直到样品旋转盘上所有土样完成光谱采集，光学探头重新定位在样品旋转盘“S”圆孔上方，程序提示本轮采集操作结束；置换土样后，重复以上(I)- (4)可开始新土样的自动光谱采集。本发明所述的土壤光谱批量自动采集方法的专用采集装置，包括支撑平台、样品旋转盘、样品杯、平面轴承、步进电机和光学探头，其特征在于:所述平面轴承安装在所述支撑平台上端中部，所述样品旋转盘设在所述平面轴承上，所述样品旋转盘上沿圆周边缘设有若干个圆孔，所述样品杯可放置在所述样品旋转盘上的圆孔内；所述步进电机安装在所述支撑平台内，并与所述样品旋转盘通过设在所述样品旋转盘中心的中心孔轴联，所述光学探头设在所述样品旋转盘上的圆孔的正上方。进一步，所述圆孔等角距均匀分布于所述样品旋转盘的圆周边缘。
进一步，所述平面轴承由上下两块托板组成，上下两块托板之间设有若干滚珠。进一步，所述光学探头由圆柱光纤传导头和环柱发光头两部分通过螺纹连接构成，所述圆柱光纤传导头由若干光纤束组成，所述环柱发光头由若干发光二极管组成。本发明整体结构安装步骤如下:(I)机械部件安装:将步进电机安装到支撑平台内，将平面轴承安装到支撑平台上端中部，将样品旋转盘安装在平面轴承上，并与步进电机轴联，将光学探头安装固定于样品旋转盘上的圆孔正上方2cm处。(2)电气部件连接:将步进电机与电机驱动器连接，将电机驱动器与电机控制器连接，将光学探头通过接收光纤与光谱仪连接，将光学探头发光头通过电源连接线与光源电源连接，将光谱仪与计算机的USB 口连接，将电机控制器与计算机的RS232 口连接。本发明的有益效果体现在:整个装置设计简单，制造成本低，土样光谱采集自动化程度高，适用于室内批量土壤样本光谱采集和分析。
图1是本发明装置整体结构示意图。图2是本发明样品旋转板示意图。图3是本发明平面轴承主视图。图4是本发明平面轴承俯视图。图5是本发明光学探头示意图。
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图中:1、样品旋转盘；2、平面轴承；3、步进电机；4、支撑平台；5、样品杯；6、光学标准板；7、圆孔；8、样品旋转盘上的中心孔；9、滚珠；10、光学探头；11、光源电源；12、光谱仪；13、电源连接线；14、接收光纤；15、计算机；16、电机驱动器；17、电机控制器；18、圆柱光纤传导头；19、环柱发光头；20、光纤束；21、发光二极管。
具体实施例方式参照图1至图5，土壤光谱批量自动采集方法，所述方法包括以下步骤:(I)上电复位:电气部件上电后，运行计算机程序，控制样品旋转盘I转动，使得标号“S”的圆孔移到光学探头10下，将光学标准板6放置于“S”圆孔上，并使光学探头10发出的光汇聚在光学标准板6中间。运行计算机程序获取光学标准板发射光谱；(2)放置样品杯:将待测土样装入样品杯5，将样品杯5依次放入样品旋转盘I的圆孔7内；(3)采集土样光谱:运行计算机程序，给步进电机控制器17发送步进旋转指令，将样品旋转盘I旋转一个圆孔角距，停留Is时间后，开始自动采集土样光谱，重复多次采集，取平均值作为该土样的光谱值；(4)结束操作:重复(3)操作，直到样品旋转盘I上所有土样完成光谱采集，光学探头重新定位在样品旋转盘“S”圆孔上方，程序提示本轮采集操作结束；置换土样后，重复以上(I)- (4)可开始新土样的自动光谱采集。本发明所述的土壤光谱批量自动采集方法的专用采集装置，包括支撑平台4、样品旋转盘1、样品杯5、平面轴承2、步进电机3和光学探头10，所述平面轴承2安装在所述支撑平台4上端中部，所述样品旋转盘I设在所述平面轴承2上，所述样品旋转盘I上沿圆周边缘设有若干个圆孔7，所述样品杯5可放置在所述样品旋转盘I上的圆孔7内；所述步进电机3安装在所述支撑平台4内，并与所述样品旋转盘I通过设在所述样品旋转盘中心的中心孔8轴联，所述光学探头10设在所述样品旋转盘I上的圆孔7的正上方。进一步，所述圆孔7等角距均匀分布于所述样品旋转盘I的圆周边缘。进一步，所述平面轴承2由上下两块托板组成，上下两块托板之间设有若干滚珠9。进一步，所述光学探头10由圆柱光纤传导头18和环柱发光头19两部分通过螺纹连接构成，所述圆柱光纤传导头18由若干光纤束20组成,所述环柱发光头19由若干发光二极管21组成。本发明整体结构安装步骤如下:(I)机械部件安装:将步进电机3安装到支撑平台4内，将平面轴承2安装到支撑平台4上端中部，将样品旋转盘I安装在平面轴承2上，并与步进电机3轴联，将光学探头10安装固定于样品旋转盘I上的圆孔7正上方2cm处。(2)电气部件连接:将步进电机3与电机驱动器16连接，将电机驱动器16与电机控制器17连接，将光学探头10通过接收光纤14与光谱仪12连接，将光学探头10发光头通过电源连接线13与光源电源11连接，将光谱仪12与计算机15的USB 口连接，将电机控制器17与计算机15的RS232 口连接。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够 想到的等同技术手段。
权利要求
1.土壤光谱批量自动采集方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: (1)上电复位:电气部件上电后，运行计算机程序，控制样品旋转盘转动，使得标号“S”的圆孔移到光学探头下，将光学标准板放置于“S”圆孔上，并使光学探头发出的光汇聚在光学标准板中间。运行计算机程序获取光学标准板发射光谱； (2)放置样品杯:将待测土样装入样品杯，将样品杯依次放入样品旋转盘的圆孔内； (3)采集土样光谱:运行计算机程序，给步进电机控制器发送步进旋转指令，将样品旋转盘旋转一个圆孔角距，停留Is时间后，开始自动采集土样光谱，重复多次采集，取平均值作为该土样的光谱值； (4)结束操作:重复(3)操作，直到样品旋转盘上所有土样完成光谱采集，光学探头重新定位在样品旋转盘“S”圆孔上方，程序提示本轮采集操作结束； 置换土样后，重复以上(1)-(4)可开始新土样的自动光谱采集。
2.如权利要求1所述的土壤光谱批量自动采集方法的专用采集装置，包括支撑平台、样品旋转盘、样品杯、平面轴承、步进电机和光学探头，其特征在于:所述平面轴承安装在所述支撑平台上端中部，所述样品旋转盘设在所述平面轴承上，所述样品旋转盘上沿圆周边缘设有若干个圆孔，所述样品杯可放置在所述样品旋转盘上的圆孔内；所述步进电机安装在所述支撑平台内部，并与所述样品旋转盘通过设在所述样品旋转盘中心的中心孔轴联，所述光学探头设在所述样品旋转盘上的圆孔的正上方。
3.如权利要求2所述的专用采集装置，其特征在于:所述圆孔等角距均匀分布于所述样品旋转盘的圆周边缘。
4.如权利要求2所述的专用采集装置，其特征在于:所述平面轴承由上下两块托板组成，上下两块托板之间设有若干滚珠。
5.如权利要求2所述的专用采集装置， 其特征在于:所述光学探头由圆柱光纤传导头和环柱发光头两部分通过螺纹连接构成，所述圆柱光纤传导头由若干光纤束组成，所述环柱发光头由若干发光二极管组成。
全文摘要
本发明公开了一种土壤光谱批量自动采集方法及其专用采集装置，所述采集装置包括支撑平台、样品旋转盘、样品杯、平面轴承、步进电机和光学探头，所述平面轴承安装在所述支撑平台上端中部，所述样品旋转盘设在所述平面轴承上，所述样品旋转盘上沿圆周边缘设有若干个圆孔，所述样品杯可放置在所述样品旋转盘上的圆孔内；所述步进电机安装在所述支撑平台内，并与所述样品旋转盘通过设在所述样品旋转盘中心的中心孔轴联，所述光学探头设在所述样品旋转盘上的圆孔的正上方。本发明整个装置设计简单，制造成本低，土样光谱采集自动化程度高，适用于室内批量土壤样本光谱采集和分析。
文档编号G01N21/25GK103234919SQ20131013284
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月16日 优先权日2013年4月16日
发明者杨海清, 史舟 申请人:浙江工业大学