[发明专利]多角度原位光谱检测番茄叶片脯氨酸含量装置及方法

说明书

技术领域

    本发明涉及光谱检测技术领域，尤其涉及用于番茄种植现场检测番茄叶片脯氨酸含量的光谱装置。

背景技术

番茄果实含有大量的糖类、蛋白质、氨基酸、维生素及无机盐类等多种营养元素。所以番茄在我国非常受老百姓欢迎，每年的产量很大。在番茄植株生长过程中，叶片中的氨基酸含量是番茄生长过程中非常重要的生理指标，脯氨酸是叶片氨基酸中的一种，在一定程度上反映了番茄生长受环境水分和盐度胁迫的情况，为番茄生长的逆境胁迫提供指示作用，监控番茄生长过程中脯氨酸含量指标，分析造成脯氨酸含量指标变化的原因，为番茄种植决策提供依据，对番茄种植合理水肥管理提供科学依据。

番茄叶片脯氨酸含量测定仍然主要是化学测定法测定。采用化学测定法耗时费力，需要较多的人力成本，分析过程有较多的机械性操作，并且一般不适宜对大量样本进行分析；化学分析需要使用化学试剂，势必对环境造成污染，兼顾测定数据的准确性、操作便捷及环保无污染的特性，利用光谱学技术替代常规的化学分析方法已经得到一定程度的应用。

如图1所示，因番茄叶片生长形态各异，现场测量对光源投射角度和光谱探头入射角度要求很高，现有的番茄叶片脯氨酸光谱检测的方法大多采用采摘新叶，装袋碎冰保鲜防止叶片变质以影响脯氨酸光谱测量的准确性，对测量脯氨酸含量实时性要求高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供适用于现场检测、测量准确的多角度原位光谱检测番茄叶片脯氨酸含量装置和方法。

为达上述目的，本发明采用的技术方案为：多角度原位光谱检测番茄叶片脯氨酸含量装置，包括有光谱探头、光源，其不同之处在于，还包括有全方位旋转仪和隔光装置，全方位旋转仪由圆弧悬挂板、圆环轨道板、电驱滚轮、支腿组成，圆弧悬挂板弧形均匀设置一排安装孔，光源和光谱探头根据投射角度和入射角度分别选择其中一个安装孔连接在圆弧悬挂板上，圆弧悬挂板两头端装配有电驱滚轮，圆环轨道板上设有开口向上的凹槽，电驱滚轮嵌入凹槽内沿凹槽轨迹行进，圆环轨道板底面连接有起支撑作用的支腿；检测时番茄活株处于圆环轨道板中心位置，隔光装置将全方位旋转仪连同被测番茄活株罩入其中。

较佳地，所述隔光装置包括有隔光罩、支架，隔光罩由隔光材料制成，顶部开有线孔，光谱探头和光源的电缆线和光纤线从线孔穿出，线孔处设有密封塞。

较佳地，所述圆弧悬挂板上还连接有摄像头。

较佳地，所述电驱滚轮由滚轮和步进电机组成，步进电机输出轴与滚轮转轴连接。

较佳地，所述支腿与圆环板间设有调节圆环板离地高度的可调螺栓。

较佳地，所述圆弧悬挂板呈半圆形，并在侧壁上标有表示悬挂板圆弧角度的刻度线。

较佳地，所述圆弧悬挂板的安装孔个数为18，相邻两孔夹角为10°。

较佳地，所述隔光装置还包括有电动葫芦，隔光罩顶部设有吊环，电动葫芦的吊钩与吊环配合，电动葫芦悬挂在支架上。

较佳地，所述支架为三脚支架。

多角度原位光谱检测番茄叶片脯氨酸的方法：包括如下步骤：

（a）设备准备：架设支架，起吊隔光罩，架设全方位旋转仪并水平找平，番茄活株处于全方位旋转仪的圆环轨道板中心位置，将光谱探头和光源分别通过安装孔安装在圆弧悬挂板上，光谱探头和光源的电缆线和光纤线从线孔穿出，放下隔光罩；

（b）光谱白板矫正：白板与番茄活株叶片高度平齐放置，进行光谱白板矫正；

（c）叶片光谱的角度自动调整采样：电驱滚轮启动，驱动圆弧悬挂板连同光谱探头和光源转过一定角度，并配合调节圆环轨道板高度，通过摄像头观测监控以保证检测点的光程一致，入射角和反射角呈90°；光源向第一个检测点发送检测光，利用光谱探头采集检测点处的波长为694 nm、858 nm、997 nm、1180 nm、1302 nm、1400 nm、1508 nm、1606 nm、1985 nm、2000 nm、2244 nm和2308 nm所对应番茄叶片的反射率；

（d）叶片光谱的多点采样：采样完成后，重复步骤（c），完成另外两个检测点的采样；

（e）理化值计算：将所得三个点反射率分别输入控制单元，控制单元依据多元线性回归方程：