[發明專利]一種植物葉片含水率檢測系統在審
| 申請號： | 201710233602.5 | 申請日： | 2017-04-11 |
| 公開（公告）號： | CN108693135A | 公開（公告）日： | 2018-10-23 |
| 發明（設計）人： | 孫紅;陳香;毛博慧;劉豪杰;張俊逸;張漫;鄭立華;楊瑋;李民贊 | 申請（專利權）人： | 中國農業大學 |
| 主分類號： | G01N21/359 | 分類號： | G01N21/359;G01N21/3563;G01N21/01 |
| 代理公司： | 北京路浩知識產權代理有限公司 11002 | 代理人： | 李相雨 |
| 地址： | 100193 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 含水率 處理裝置 葉片 含水率檢測 參數計算 植物葉片 種植物 發送 接收檢測裝置 采集植物 檢測裝置 溫室作物 無損檢測 低功耗 體積小 重量輕 大田 應用 | ||
1.一種植物葉片含水率檢測裝置，其特征在于，所述檢測裝置用于采集植物葉片含水率的參數，并發送所述參數至處理裝置使處理裝置根據所述參數計算植物葉片含水率，包括：
信號采集模塊，用于采集含有植物葉片含水率信息的電流信號；
信號處理模塊，用于對所述電流信號進行處理獲取電壓信號；
溫濕度傳感器模塊，用于獲取含有植物葉片的溫濕度信號；
信號發送模塊，用于將所述電壓信號和所述溫濕度信號發送至處理裝置，以使處理裝置根據電壓信號和溫濕度信號計算植物葉片含水率；
電源模塊，用于對所述信號采集模塊、所述信號處理模塊和所述信號發送模塊供電。
2.根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述信號采集模塊包括：第一部件、第二部件、溫濕度傳感器以及依次設置在軸線上的近紅外光源、第一凸透鏡、第二凸透鏡和光電傳感器；
所述第一凸透鏡與所述第二凸透鏡平行設置，且第一凸透鏡與第二凸透鏡之間設置待測葉片樣本；
所述第一部件上設有第一凹陷和溫濕度傳感器，所述第一凹陷內部設有所述近紅外光源和所述第一凸透鏡，所述溫濕度傳感器與第一凹陷內所述第一凸透鏡齊平；
所述第二部件上設有第二凹陷，所述第二凹陷內部設有所述第二凸透鏡和光電傳感器；
所述第一凹陷與所述第二凹陷相對設置，以使近紅外光源、第一凸透鏡、第二凸透鏡和光電傳感器的中心在同一軸線上；
所述第一凹陷與所述第二凹陷相對設置，相對的兩個側面上分別設有隔絕光線的墊圈。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一凸透鏡到近紅外光源的距離為1倍的所述第一凸透鏡焦距，所述第一凸透鏡到植物葉片的距離為5mm；所述第二凸透鏡到光電傳感器的距離為1倍的所述第二凸透鏡的焦距，所述第二凸透鏡到達植物葉片的距離為1倍的所述第二凸透鏡的焦距；其中，所述第一凸透鏡和所述第二凸透鏡規格相同。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述檢測裝置采集的電流信號包括：
所述檢測裝置在所述第一凹陷與所述第二凹陷相對設置且處于密封不透光的閉合狀態下：
獲取檢測裝置上的近紅外光源不發光時的檢測裝置上的光電傳感器采集的暗電流值Ib；
獲取檢測裝置上的近紅外光源發光時的檢測裝置上的光電傳感器采集的亮電流值Ia；
獲取檢測裝置上的近紅外光源發光時且第一部件與第二部件之間設有葉片狀態下的檢測裝置上的光電傳感器采集的電流值It。
5.根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述信號處理模塊包括：
I/U轉換電路單元，用于將信號采集模塊采集的電流信號轉換為電壓信號；
運算放大電路單元，用于將I/U轉換電路單元輸出的電壓信號進行放大和濾波。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述信號發送模塊采用ZigBee網絡通信方式將所述電壓信號和所述溫濕度信號發送至處理裝置。
7.一種植物葉片含水率處理裝置，其特征在于，所述處理裝置用于接收檢測裝置發送的參數，根據所述參數計算植物葉片含水率，包括：
信號接收模塊，用于接收檢測裝置發送的計算植物葉片含水率的參數；
PDA模塊，用于根據所述參數計算植物葉片含水率，并對計算的植物葉片含水率數據進行存儲和可視化的轉換。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述信號接收模塊與PDA模塊之間采用通用異步收發傳輸的方式進行數據通信。
9.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述PDA模塊中設有預先嵌入的多元線性回歸模型，在所述多元線性回歸模型中輸入所述信號接收模塊接收的參數獲取植物葉片含水量。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述多元線性回歸模型為：
FW＝K1·T890+K2·T980+K3·Δt+K4·Δm+K5·WMNDVI；
其中，T890和T980分別表示水分敏感波段為890nm和為980nm的植物葉片透射率，采用公式計算植物葉片透射率；其中It為光電傳感器采集的電流值，Ia為光電傳感器采集的亮電流值，Ib為光電傳感器采集的暗電流值；Δt是植物葉片溫度與空氣溫度的差值，Δm是植物葉片濕度與空氣濕度的差值；WMNDVI是水分調整型歸一化植被指數，其中，p為水分調整型歸一化植被指數的調整系數，p＝±0.5；k為檢測裝置的光學特性參數；K1、K2、K3、K4和K5分別是透射率T890、透射率T980、差值Δt、差值Δm和水分調整型歸一化植被指數WMNDVI對應的系數。
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