[发明专利]一种基于光谱技术的便携式土壤养分检测装置

权利要求书

1.一种基于光谱技术的便携式土壤养分检测装置，其特征在于：该装置包括测量探头、微处理器、光谱采集单元、驱动单元、电源和平板电脑，所述测量探头包括探头本体、设置在探头本体内的光源、准直透镜、光学快门、参比物质、步进电机和聚焦透镜、开设在探头本体底部且位于光源正下方的窗口以及嵌在窗口上的窗片；

所述微处理器、光谱采集单元、驱动单元和电源均设置在机箱内，所述光谱采集单元包括波长范围为350nm～1000nm的第一微型光谱仪、波长范围为900nm～2000nm的第二微型光谱仪和波长范围为1700nm～2500nm的第三微型光谱仪，所述驱动单元包括光源驱动模块、光学快门驱动模块和步进电机驱动模块；

所述第二微型光谱仪和第三微型光谱仪均采用MEMS傅里叶变换红外光谱仪, 所述MEMS傅里叶变换红外光谱仪采用迈克逊干涉仪分光并以单点铟镓砷作为探测器，所述迈克逊干涉仪所用光学元件运用MEMS技术刻蚀于一块硅片上，所述探测器集成有TEC制冷片；

所述准直透镜和光学快门依次设置在光源正下方，所述准直透镜用于对光源发出的光进行准直，所述光学快门用于测量暗电流时遮挡光源发出的光进入光谱采集单元；所述参比物质紧贴探头本体底部设置，所述步进电机用于测量参比物质光谱时驱动参比物质至光源正下方以及测量完成后驱动参比物质退回原位；

所述聚焦透镜用于收集土壤样品的漫反射光并通过收集光纤输入光谱采集单元，所述光谱采集单元的输出端与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端通过驱动单元分别与光源、光学快门和步进电机的输入端连接，所述微处理器与平板电脑交互式连接。

2.根据权利要求1所述的基于光谱技术的便携式土壤养分检测装置，其特征在于：所述电源采用12V锂离子充电电池。

3.根据权利要求1所述的基于光谱技术的便携式土壤养分检测装置，其特征在于：所述光学快门位于光源正下方5cm处。

4.根据权利要求1所述的基于光谱技术的便携式土壤养分检测装置，其特征在于：所述收集光纤包括第一光纤和设置在机箱内的第二光纤，所述第二光纤为一分三光纤，所述第一光纤的一端与设置在探头本体内且位于聚焦透镜后端的SAM接头连接，另一端通过设置在机箱内的SAM结合套管与第二光纤的一分端连接，所述第二光纤的三分端与第一微型光谱仪、第二微型光谱仪和第三微型光谱仪一一对应连接。

5.根据权利要求1所述的基于光谱技术的便携式土壤养分检测装置，其特征在于：所述参比物质为PTFE。

6.根据权利要求1所述的基于光谱技术的便携式土壤养分检测装置，其特征在于：所述微处理器与平板电脑通过无线通讯模块或接口电路连接，所述接口电路设置在机箱内，包括USB3.0和RS232。