[实用新型]基于近红外光谱技术的土壤有机碳含量快速检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及精细农业土壤养分快速检测技术领域，具体地指一种基于近红外光谱技术的土壤有机碳含量快速检测系统。

背景技术

对土壤而言，有机碳(TOC)含量是一项重要的物化性质指标。由于全球变化过程中二氧化碳的温室效应，预计在未来几年的全球变化研究中，碳循环将处于一个极其重要的核心地位。土壤有机质是全球碳循环的重要组成部分，对大气二氧化碳的固定(有机质的富集)或释放(有机质的氧化或微生物对有机质的分解)有较大的影响。土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源，会对土壤的通气性、渗透性、吸附性和缓冲性等产生影响。还通过改善土壤结构、土壤胶体状况，影响土壤水动力学的主要数，起到调控水分运动的作用。一般来说，土壤中有机碳含量越高，土壤吸附污染物的能力就越强，是土壤自净能力高低的一个重要指标。对沉积物而言，有机碳含量的高低还能直接反映水体受污染的程度。可见对其准确测定在土壤学和环境科学中具有重要的意义。

目前，土壤有机碳含量的检测方法是化学实验标定法，这种检测方法的土壤碳含量的检测效率较低，检测过程繁琐，并且检测精度较差。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要提供一种基于近红外光谱技术的土壤有机碳含量快速检测系统，该系统土壤有机碳含量的检测效率高，检测精度高。

为实现此目的，本实用新型所设计的一种基于近红外光谱技术的土壤有机碳含量快速检测系统，其特征在于，它包括漫反射式Y 形光纤、光源、光纤光谱仪和计算机，其中，计算机的数据输入端连接光纤光谱仪的近红外光谱数据输出端，漫反射式Y形光纤的入射端连接光源的光信号输出端，漫反射式Y形光纤的反射信号输出端连接光纤光谱仪的光信号输入端，漫反射式Y形光纤的检测端为光纤检测探头。

本实用新型的工作过程为：光源向漫反射式Y形光纤的入射端提供近红外光源，近红外光在漫反射式Y形光纤中传播，并由漫反射式Y形光纤的检测端射出，漫反射式Y形光纤的检测端射出的近红外光照射到被测土壤上，土壤对近红外线进行反射，反射回的近红外线进入漫反射式Y形光纤的检测端，并由漫反射式Y形光纤的反射信号输出端输送给光纤光谱仪，光纤光谱仪检测反射回来的对应于近红外线每个波段的光子数，以计算近红外线的反射率，光纤光谱仪将近红外光谱的波长数字信号和对应的反射率值输送到计算机中，计算机对近红外光谱的波长数字信号和对应的反射率值利用现有的偏最小二乘法回归(Partial Least Squares Regression)数学模型并结合预设的近红外线的反射率与土壤有机碳含量的转换关系预测拟合获得土壤的有机碳含量数据。

本实用新型通过上述设计提高了土壤有机碳含量的检测效率和检测精度，使研究人员能最为直观的看出被测土壤样本的土壤有机碳含量的准确数值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1—漫反射式Y形光纤、1.1—光纤检测探头、2—光源、 3—光纤光谱仪、4—计算机、5—USB接口、6—显示器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

本实用新型所设计的一种基于近红外光谱技术的土壤有机碳含量快速检测系统，它包括漫反射式Y形光纤1、光源2、光纤光谱仪 3和计算机4，其中，计算机4的数据输入端连接光纤光谱仪3的近红外光谱数据输出端，漫反射式Y形光纤1的入射端连接光源2的光信号输出端，漫反射式Y形光纤1的反射信号输出端连接光纤光谱仪3的光信号输入端，漫反射式Y形光纤1的检测端为光纤检测探头1.1，检测时将光纤检测探头1.1对准被测土壤。

上述技术方案中，它还包括显示器6，所述计算机4的数据显示接口连接显示器6的显示信号通信端。计算机4控制显示器6将获得的土壤有机碳含量数据以及二维坐标下的红外光谱反射率与土壤有机碳含量曲线分布进行窗口化显示。方便技术人员读取数据。

上述技术方案中，所述计算机4的数据输入端通过USB接口5 连接光纤光谱仪3的近红外光谱数据输出端。

上述技术方案中，所述光源2为卤钨灯光源。

上述技术方案中，所述光源2用于输出近红外光源，光源2输出的近红外光的波长范围为360～2000nm。

上述技术方案中，漫反射式Y形光纤1坚固耐用，能够十分稳定地传输近红外光信号，信号漂移小。