一種近紅外檢測土壤水分的光源發(fā)射接收裝置制造方法
【專利摘要】一種近紅外檢測土壤水分的光源發(fā)射接收裝置，在結(jié)構(gòu)上包括：位于待測土壤上方豎直放置的半透半反鏡(3)，以及在其左右兩側(cè)對稱放置的檢測光源(1)和參考光源(2)，在待測土壤(P)反射后的左側(cè)光路方向上依次放置左凸透鏡(4)和左光電探測器(5)，右側(cè)光路方向上依次放置右凸透鏡(6)和右光電探測器(7)。所述的檢測光源(1)和參考光源(2)為不同波長的近紅外LD光源，利用半透半反鏡(3)保證檢測光源(1)和參考光源(2)照射到土壤的光路一致，減小因光路不同帶來的系統(tǒng)誤差，且實(shí)現(xiàn)了土壤相鄰兩點(diǎn)的水分檢測，利用兩點(diǎn)水分值的相關(guān)性提高標(biāo)定模型的信噪比，從而提高土壤水分檢測的精度。
【專利說明】一種近紅外檢測土壤水分的光源發(fā)射接收裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于儀器測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于近紅外技術(shù)檢測土壤水分的光源發(fā)射接收裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]近紅外光譜技術(shù)因其具有分析速度快、無需化學(xué)處理、重現(xiàn)性好等突出特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于土壤水分檢測，目前基于近紅外技術(shù)土壤水分測試儀的研發(fā)逐漸興起，光源發(fā)射接收裝置的設(shè)計(jì)對土壤水分檢測精度有重要影響，但現(xiàn)有技術(shù)中光源多數(shù)選擇LED發(fā)光二極管，光波段寬、信號弱，且沒有參考光源用以對照，難以達(dá)到測量要求，當(dāng)增加參考光源時又難以保證檢測光源和參考光源的光路一致，從而導(dǎo)致土壤水分檢測存在較大的誤差。借此提出一種近紅外檢測土壤水分的光源發(fā)射接收裝置，為后續(xù)研發(fā)精度高的近紅外土壤水分檢測儀或檢測系統(tǒng)提供一種有效的方法，加快推動數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種近紅外檢測土壤水分的光源發(fā)射接收裝置，來提高土壤水分檢測精度。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案:一種近紅外檢測土壤水分的光源發(fā)射接收裝置，在結(jié)構(gòu)上包括:位于待測土壤上方豎直放置的半透半反鏡，以及在半透半反鏡左右兩側(cè)對稱放置的檢測光源和參考光源，在待測土壤反射后的左側(cè)光路方向上依次放置左凸透鏡和左光電探測器，右側(cè)光路方向上依次放置右凸透鏡和右光電探測器；其特征在于，所述的檢測光源和參考光源為不同波長的近紅外LD光源。
[0005]本實(shí)用新型利用半透半反鏡保證檢測光源和參考光源照射到土壤的光路一致，減小因光路不同帶來的系統(tǒng)誤差，且實(shí)現(xiàn)了土壤相鄰兩點(diǎn)的水分檢測，利用兩點(diǎn)水分值的相關(guān)性提高標(biāo)定模型的信噪比，從而提高土壤水分檢測的精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0006]圖1是本實(shí)用新型整個裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0007]1:檢測光源；2:參考光源；3:半透半反鏡；4:左凸透鏡；5:左光電探測器；6:右凸透鏡；7:右光電探測器；8:左側(cè)信號處理電路；9:右側(cè)信號處理電路；10:單片機(jī)；11:液晶顯示模塊。

【具體實(shí)施方式】
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[0008]首先由單片機(jī)(10)發(fā)送PWM驅(qū)動信號控制檢測光源(I)的發(fā)射，通過半透半反鏡
(3)使檢測光源(I)能量一半反射一半透射，反射光和透射光分別對稱照射在土壤(P)中心間隔距離為毫米級的左右兩側(cè)?；谔囟ǖ慕t外波長能被土壤水的O-H鍵強(qiáng)烈吸收的原理，檢測光源(I)被土壤水分部分吸收后反射。左側(cè)土壤(P)反射的光通過左凸透鏡(4)聚光后，被左光電探測器(5)接收并轉(zhuǎn)化為電信號，通過左側(cè)信號處理電路(8)得到穩(wěn)定的電壓值，并送給單片機(jī)(10)儲存；右側(cè)土壤⑵反射的光通過右凸透鏡(6)聚光后，被右光電探測器(7)接收并轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過右側(cè)信號處理電路(9)得到穩(wěn)定的電壓值，并送給單片機(jī)(10)儲存。間隔數(shù)毫秒后再發(fā)射參考光源(2)，重復(fù)檢測光源(I)的步驟。利用數(shù)據(jù)相關(guān)性對檢測光源(I)得到的兩點(diǎn)電壓值進(jìn)行處理，同理對參考光源(2)得到的兩點(diǎn)電壓值進(jìn)行相同的處理。最后由單片機(jī)(10)根據(jù)標(biāo)定模型計(jì)算得到土壤的水分值并輸出到液晶顯示模塊(11)。
[0009]其中檢測光源(I)為對水分吸收強(qiáng)的近紅外LD光源，參考光源(2)為對水分不敏感的近紅外LD光源，例如檢測光源(I)的波長可取1400nm，參考光源(2)的波長可取1200nm。采用半透半反鏡(3)是為了保證檢測光源(I)和參考光源(2)經(jīng)過半透半反鏡
(3)后，檢測光源⑴的反射光和參考光源(2)的透射光照到左側(cè)土壤⑵的同一點(diǎn)，檢測光源(I)的透射光和參考光源(2)反射光照到相鄰右側(cè)土壤(P)的同一點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)光路一致，減小因光路不同帶來的系統(tǒng)誤差，且實(shí)現(xiàn)了土壤相鄰兩點(diǎn)的水分檢測，利用兩點(diǎn)水分值的相關(guān)性提高標(biāo)定模型的信噪比，從而提高土壤水分檢測的精度。
【權(quán)利要求】
1.一種近紅外檢測土壤水分的光源發(fā)射接收裝置，在結(jié)構(gòu)上包括:位于待測土壤(P)上方豎直放置的半透半反鏡(3)，以及在半透半反鏡(3)左右兩側(cè)對稱放置的檢測光源(I)和參考光源(2)，在待測土壤(P)反射后的左側(cè)光路方向上依次放置左凸透鏡(4)和左光電探測器(5)，右側(cè)光路方向上依次放置右凸透鏡(6)和右光電探測器(7);其特征在于，所述的檢測光源(I)和參考光源(2)為不同波長的近紅外LD光源。
【文檔編號】G01N21/15GK203838048SQ201420128026
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】丁科炎, 肖林芳, 余云森, 林敏 , 趙明巖, 劉輝軍 申請人:中國計(jì)量學(xué)院