[发明专利]基于近场声全息技术检测植物病害的系统及方法

权利要求书

1.一种基于近场声全息技术检测植物病害的系统，其特征在于：包括依次连接的声发射传感器阵列、宽带声发射前置放大器、AD转换器、DSP处理器、上位机及图形显示器，在上位机内运行声源识别算法分析处理软件。

2.根据权利要求1所述的基于近场声全息技术检测植物病害的系统，其特征在于：所述声发射传感器阵列采集声发射信号，经过宽带声发射前置放大器放大并滤波处理后进入AD转换器进行多路信号转换，AD转换器转换数据并传入DSP处理器，经处理后的数据上传上位机，上位机以Labview为软件平台，进行数据分析处理，完成对声源的重建，将该声场信息用图形的方式显示出来，以定位声发射源的位置，判断植物病害胁迫程度。

3.根据权利要求1所述的基于近场声全息技术检测植物病害的系统，其特征在于：所述声发射传感器和宽带声发射前置放大器选择谐振频率70kHz及以上，并采用高通滤波电路进行电源和信号分离。

4.根据权利要求1所述的基于近场声全息技术检测植物病害的系统，其特征在于：所述的AD转换器选用美国ADI公司的AD7656。

5.根据权利要求1所述的基于近场声全息技术检测植物病害的系统，其特征在于：所述的DSP处理器采用TMS320VC5509，最高主频能够达到144MHz，能在一个周期内完成三次数据读操作和两次数据写操作。

6.根据权利要求1所述的基于近场声全息技术检测植物病害的系统，其特征在于：所述的上位机声源识别算法分析处理软件是以Labview为软件平台，包含了大量的工具与函数用于数据采集、分析、显示与存储，利用MATLAB Script节点，实现在Labview中对Matlab语言的调用。

7.一种基于近场声全息技术检测植物病害的方法，其特征在于：步骤是：

⑴依据植物的声发射现象，以分布源边界点法近场声全息技术为依据，建立柱面-球面非共形面声全息实验模型；

⑵在实验模型上对单声源设定全息测点数及重建球面结点数，并进行仿真实验分析，选取参数；

⑶依据对单声源仿真的参数选取结果，对双声源进行重建，并验证该方法的有效性；

⑷通过实验数据的分析，给出了全息柱面半径、声源频率的适用范围，虚构特解点源到重建球面上结点的距离的选取规律以及影响重建精度的主要参数；

⑸依据仿真最佳实验参数，设计声全息实验系统，通过传感器阵列采集声发射信号，经过放大、滤波处理后进入AD采样电路，由DSP提供AD采样的控制信号，实现多路ADC进行同步采样，A/D转换数据并行传入DSP，经处理后上传上位机，上位机以Labview为软件平台，进行数据分析处理，完成对声源的重建，将该声场信息用图形的方式显示出来，定位声发射源的位置，判断植物病害胁迫程度。

8.根据权利要求7所述的基于近场声全息技术检测植物病害的方法，其特征在于：所述柱面-球面非共形面声全息实验模型是以轴向中心为原点建立空间直角坐标系，其中r_h为全息圆柱面的半径，r_s为重建球面的半径，L为全息测量面沿轴向的高度，h为虚构特解点源到重建球面上结点的距离，将特解点源分布在与重建面共形且在背离结点的法线方向上，并且令特解源数与重建面上的结点数相等。

9.根据权利要求7所述的基于近场声全息技术检测植物病害的方法，其特征在于：所述在实验模型上对单声源设定全息测点数及重建球面结点数的方法是：对单声源在全息测点数24和重建球面上结点数14，或全息测点数16和重建球面上结点数14，或全息测点数16和重建球面上结点数10。