[发明专利]便携式植物土壤养分快速测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种便携式植物土壤养分快速测试仪。

技术背景

植物和土壤养分的快速测试是实现农业信息获取自动化的先决条件。目前我国农业采用的人工测叶配方和测土配方的传统农业信息获取方式，已经不适应农业机械化耕作的发展要求，迫切需要能快速获取植物和土壤养分的先进技术和仪器装备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式植物土壤养分快速测试仪。在对植物叶片和土壤光谱数据分析的基础上，将植物和土壤养分光谱预测数学模型固化在便携式测量仪器的微处理器芯片内，有效地解决了植物和土壤养分快速测量的问题，同时仪器集成了全球定位信号接入功能模块，有效地解决了便携式仪器野外测量的定位问题。

本发明所采用的技术方案如下：

包括光源、光谱模块、微处理器、GPS模块和蓄电池。微处理器分别与光谱模块、微处理器和GPS模块连接，蓄电池分别对光谱模块、微处理器和GPS模块供电，光源发出的可见光和近红外光经单模光纤照射到植物叶片或土壤样本表面，光线经过漫反射和表面反射后，由同一单模光纤与光谱模块连接。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

(1)实现了植物和土壤养分信息的非接触光谱测量和快速计算；

(2)光纤接入使仪器适合于在线远程检测；

(3)配置全球定位信号接入功能模块，方便仪器野外作业；

(4)仪器测量参数种类全面，包括植物叶片叶绿素含量、氮含量、钾含量、磷含量；以及土壤氮含量、钾含量、磷含量、有机质含量、电导率、水分含量。

本发明主要用于便携式植物叶片养分和土壤养分快速测量以及需要GPS定位信息输出的农田信息测量领域。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的电路结构原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括光源1、光谱模块4、微处理器5、GPS模块6和蓄电池7。微处理器5通过RS232接口与光谱模块4连接。微处理器5通过并行接口和GPS模块6连接。蓄电池7分别对光谱模块4、微处理器5和GPS模块6供电。光源1发出的可见光和近红外光经单模光纤2照射到植物叶片或土壤样本3表面，光线经过漫反射和表面反射后，由同一单模光纤2与光谱模块4连接。

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～＞1s，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。

所述的微处理器5为MSP430F149，有60KB程序存储器，2KB数据存储器，2个USART接口；8MHz外接晶体振荡器。

所述的GPS模块6为LEA-4S-1-000

本发明的工作原理如下：

如图2所示，微处理器U1内置植物和土壤养分光谱测量预测算法，可测量植物叶片叶绿素含量、氮含量、钾含量、磷含量；以及土壤氮含量、钾含量、磷含量、有机质含量、电导率、水分含量。系统采用固定光路CCD检测型光谱模块作为光谱数据获取器件，采用低功耗微处理器，内置全球定位信号接入功能模块、具有植物和土壤养分信息的光谱数据获取、快速计算、全球经纬度定位等功能。微处理器U1通过RS232接口U10连接光谱模块U11，读取光谱数据后，运行光谱数据处理程序，完成土壤养分指标的计算和结果存储在大容量数据存储器U2～U9中。微处理器U1通过并行接口P4从GPS模块U12读取全球经纬度坐标，作为测量数据的地理标记。单片机电路系统由太阳能电板及其转换电路芯片V1和V2供电。