[发明专利]一种基于低场核磁共振和光纤检测的根系雾滴粘附面积检测装置及其检测方法

说明书

本发明提供了一种基于低场核磁共振和光纤检测的根系雾滴粘附面积检测装置及其检测方法，所述装置包括喷雾模块、低场核磁共振检测系统和水膜厚度光纤检测模块，喷雾模块包括供液装置、排水管、供水管、活接头、雾化喷头、隔离片、活动挡板、可拆卸式密封喷雾腔。本发明通过低场核磁共振检测系统和水膜厚度光纤检测模块收集数据，计算根部雾滴附着面积，确认雾滴是否分布均匀，便于精确控制和调整喷雾，为实现作物根部氧气、养分和水分合理供给；提高作物经济效益，为解决雾化栽培作物根冠比失调，缩短生长周期，增大可用茎叶整体占比提供了一种新的技术手段，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明属于农业工程领域，具体涉及一种基于低场核磁共振和光纤检测的根系雾滴粘附面积检测装置及其检测方法。

背景技术

雾化栽培是目前作物栽培中最为实用的一种栽培方式，作物根系悬浮在空中，可自由生长，氧气充足，根系发达。通过最直接的方式获取水分及营养，可大幅度提高生产的数量和质量，大大减少了人力、肥料、水及农药的投入，目前雾化栽培是农业生产与研究领域最具开发潜力与前景的技术。

现有的雾化栽培技术大多是基于控制喷雾量、雾滴大小、喷雾频率、雾滴在叶面的粘附率等研究的，喷雾效果主要从雾滴的分布均匀性、覆盖率和沉积量等方面来评价。喷雾效果的检测对于掌握喷雾雾滴的分布特性，及时有效地控制和调整喷雾过程有着重要意义。因此，对于喷雾效果的检测方法和装置的需求日益迫切。

申请号201811231087.8的发明专利申请，公开了一种检测雾滴沉积量的方法及装置，将自然雾滴图像进行灰度转变，得到雾滴灰度图；并对雾滴灰度图进行分割，得到雾滴部分；再通过灰度值空间对雾滴部分的特征进行提取，获得目标雾滴；通过计算得到目标雾滴的体积，并将目标雾滴的体积作为雾滴的沉积量。但难以确认雾滴是否分布均匀，不能有效精确地控制和调整喷雾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于低场核磁共振和光纤检测的根系雾滴粘附面积检测装置及其检测方法，实现对作物根系雾滴粘附面积的检测，精准确认雾滴是否分布均匀，为后续精确建立作物根冠比最优喷雾调控模型提供了数据基础，有效精确地控制和调整喷雾，实现作物根部氧气、养分和水分合理供给。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于低场核磁共振和光纤检测的根系雾滴粘附面积检测装置，包括喷雾模块、低场核磁共振检测系统和水膜厚度光纤检测模块，其特征在于，所述喷雾模块包括供液装置、排水管、供水管、活接头、雾化喷头、隔离片、活动挡板、可拆卸式密封喷雾腔；所述供液装置经供水管与雾化喷头相连接；所述供水管和雾化喷头间设有活接头；所述活接头和雾化喷头设于可拆卸式密封喷雾腔的内部；所述排水管与外部直接相连。

进一步，所述可拆卸式密封喷雾腔与隔离片采用纳米防吸附材料。

进一步，所述隔离片安装在由活动挡板构成的内腔中。

进一步，所述的可拆卸式密封喷雾腔的底部有与供水管和排水管对接部分。

所述低场核磁共振和光纤检测的根系雾滴粘附面积检测装置的检测方法，其特征在于，采用如下步骤：

1)通过纯水定标实验，得到拟合出纯水的质量与FID信号量的直线方程：式中y为纯水质量，x为FID信号量，b为截距；

2)测得根部未喷雾前的FID信号量，根据步骤1)所得的方程求得根部本身的含水量m₁；

3)测得根部喷雾后的FID信号量，根据步骤1)所得的方程求得根部与附着水的含水量m₂；

4)通过水膜厚度光纤检测模块检测出根部表面水膜的厚度d；

5)计算根部雾滴附着面积S，公式：式中ρ为液体的密度，k₁为作物的修正系数。