[发明专利]基于RGB叶绿素仪的黄瓜叶片叶绿素含量测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光电测量技术领域，涉及一种黄瓜叶片叶绿素含量的测量方法。

背景技术

叶绿素是绿色植物进行光合作用的物质基础，是研究植物生长、生理代谢和营养状况的重要指标。测定植物叶片的叶绿素含量可以为研究植物生理特性、推荐氮肥施用、挖掘生产潜力和品种资源等提供科学依据。植物叶片叶绿素含量测定主要有化学分析法、计算机视觉法以及叶绿素仪法三种。化学分析法这种定量方法精度较高，但制取叶绿素溶液需要研磨叶片，费时费力，且破坏了叶片组织，仅适用于实验室测量。计算机视觉法可应用于车载农田诊断系统，是一种快速、非接触的测量方法，但是其实现需要上位机的参与以及大量数据库储备，整个系统体积较大，携带不方便。叶绿素仪法是通过读取植物叶片的透过光或反射光的相关信息，得出植株叶片叶绿素含量的一种方法。叶绿素仪法具有实时、快速、不破坏叶片等优点。现有便携式叶绿素仪中最具有代表性的是日本美能达公司的SPAD502。SPAD502内部有发出波长为650nm和940nm的光的LED(LightEmitting Diode，发光二级管)，叶绿素对650nm的红外光具有较高的吸光度，而对940nm的红外光吸光度极低。SPAD502的工作原理是以940nm红外光为参照，测定叶片在650nm处的吸光度。因为SPAD502仅利用两个波段的光测量，得到的吸光度信息有限，所以测量精度较低。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种适用于黄瓜叶片叶绿素含量测量的方法，它具有照明光源简单、稳定，叶绿素含量测量相对准确的特点。

本发明采用如下的技术方案：

一种基于RGB叶绿素仪的黄瓜叶片叶绿素含量测量方法，采用如下的RGB叶绿素测量仪：其机械结构部分包括光源，载物台，传感器座，光源中放置有白光LED，传感器座底部放置有颜色传感器，光源、载物台和传感器座构成避光式探头结构；其电路部分包括驱动白光LED的光源模块，数字信号传感器模块，数字信号处理控制模块，光源模块驱动白光LED，使其发出稳定的测试白光；数字信号传感器模块利用颜色传感器分时采集透过待测物的探测光中红光、绿光、蓝光光强信息并将光强信号转化为方波信号，送往数字信号处理控制模块；数字信号处理控制模块对三种方波信号进行捕捉和处理得到相应的频率信号，并根据参数配置得到的叶绿素测量内嵌模型，计算叶绿素含量，包括下列步骤：

4)根据下列的黄瓜叶绿素含量测量的多元线性回归方程，对RGB叶绿素仪进行参数配置，得到RGB叶绿素仪测量叶绿素含量的内嵌模型：

-34.54+13.79log₁₀(R_t)-93.58log₁₀(B_t)+56.51log₁₀(G_t)＝y，式中：R_t是透射红光强度频率；G_t是透射绿光强度频率；B_t是透射蓝光强度频率；y是黄瓜叶片叶绿素含量；

5)利用RGB叶绿素仪测量待测黄瓜叶片，获得叶绿素含量及红光、绿光、蓝光光强信息的频率信号；

6)利用RGB叶绿素仪根据内嵌模型，计算叶绿素含量。

本发明以稳定的白色光为光源，利用颜色传感器分时采集透过待测植物的红光、绿光、蓝光光强信息，光源简单、稳定，而且与叶绿素仪SPAD502相比，获取的信息更为丰富，能达到更高的精确度；本发明将光源、载物台、传感器座一起构成一个避光式探头结构，这种结构为叶片叶绿素含量测量提供避光环境，保证光源发出的光近似垂直打在载物台与传感器上。总之，本发明的黄瓜叶片叶绿素测量方法，具有照明光源简单、稳定，叶绿素含量测量相对准确等优点。

附图说明

图1为系统结构示意图；

图2为光源模块的电路示意图；

图3为TCS230功能框图；

图4为数字信号传感器模块电路图；

图5为数字信号处理控制模块电路图；

图6为主程序流程图；

图7为液晶显示模块电路图；

图8为U盘数据存储模块电路图；

图9为电压转换模块电路图；

图10为锂电池充电模块电路图；

图11为仪器机械结构图；

图12为载物台叶结构图；

图13为载物台菌结构图。

具体实施方法

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

(一)仪器的功能模块及其电路