CN105300897A - 一种野外便携式土壤养分快速检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种野外便携式土壤养分快速检测装置，属于土壤养分的实时检测领域。一种野外便携式土壤养分快速检测装置，它具有一壳体结构，壳体由上部分和下部分组成，下部分主要有取土不锈钢头、土壤挡板、可开挡板（、光学探头、光源、光谱仪、电源、开关组成；上部分主要有手柄、GPS模块、显示器槽、显示器、网络模块，显示器分别与GPS模块、网络模块、电源电连接，显示器放置在显示器槽中，电源分别对GPS模块、网络模块、光源供电。本结构简单紧凑、体积小、重量轻、便于移动和携带、检测方便快捷，适用于现场土壤养分检测。

Description

一种野外便携式土壤养分快速检测装置

技术领域

本发明涉及一种野外便携式土壤养分快速检测装置，具体涉及一种基于可见/近红外光谱技术的野外便携式土壤养分实时快速检测装置与方法。

背景技术

土壤养分是由土壤提供给植物生长所须的营养元素，它是反映土壤肥力的重要指标。现代农业中，变量施肥重要的环节就是了解土壤养分的分布情况，而快速的分析测试出土壤中养分含量一直是现代农业的瓶颈。传统的土壤养分含量检测方法主要以化学实验分析方法为主，这样就存在着样品的采集、前期预处理、化学实验分析、分析效率低、高成本、实时性差等缺点，不能实现快速、实时的测量。实时了解土壤的养分信息是数字化农业的基础部分之一，对指导农业科学生产具有重要意义。

考虑到土壤养分各种元素的检测要求，目前还没有出现一种能够稳定、快速、准确地检测土壤养分实时信息的轻便易携带型装置。

发明内容

本发明的目的为了解决现有土壤养分检测装置的不足，提供一种基于可见/近红外光谱技术的野外便携式土壤养分实时快速检测装置，以实现快速、准确、无损和现场检测的目的。

实现本发明目的的技术方案为：一种野外便携式土壤养分快速检测装置，它具有一壳体结构，壳体由上部分和下部分组成，其中

下部分主要有取土不锈钢头、土壤挡板、可开挡板、光学探头、光源、光谱仪、电源、开关组成；上部分主要有手柄、GPS模块、显示器槽、显示器、网络模块，所述显示器分别与GPS模块、网络模块、电源电连接，显示器放置在显示器槽中，电源分别对GPS模块、网络模块、光源供电。

所述的光源为左右对称的两光源，两光源各轴线与壳体中心轴线具有一定夹角，两光源在可开挡板处聚交，使得出射光照射到土壤样品上时不出现镜面反射。

所述土壤挡板中间含孔，使得光源发出的可见光和近红外光照射到土壤上样品。

该装置可以对土壤样品中的氮、磷、钾、有机质进行检测。

使用该装置的方法，它包括下列步骤：

1）将双手紧握两边的手柄，并用力向下压该装置，将取土不锈钢头插入要检测的土壤中；

2）点击开机按钮，打开显示器中包含的与光谱仪相对应的应用软件进行设置，即显示器与光谱仪连接，然后开启光源；

3）打开壳体下部分的开关，于是光源发出的光线照射在所取土壤上，光学探头检测后的信息传给光谱仪，从而使光谱信息转变为数字信息；

4）点击显示器中与光谱仪相对应的应用软件界面上的测算按钮，即可快速实时的测得此土壤样品点的营养成分的数据，并同时通过GPS模块记下所采样品点的全球经纬度信息；

5）土壤养分检测完毕后，可通过网络模块向实验中心发送检测数据，以方便与实验室分析员进行实时的数据分析；

6）做完以上操作后，显示器中与光谱仪相对应的应用软件界面上的退出按钮，关闭显示器，关闭光源，关闭开关，将取土不锈钢头进行清洗后即可把该检测装置放于合适位置。

本发明与现有装置相比，具有的有益效果是：

1)本发明的装置所采用光源为左右对称的两光源，且两光源各轴线倾斜在可开挡板处聚交，与壳体中心轴线间的具有一定的夹角位，使得出射光照射到土壤样品上时不出现镜面反射；

2）本发明的装置结构紧凑，体积小，易于携带，且完全适合现场快速、实时检测，可实现快速实时的测得此土壤样品点的营养成分（如有：氮、磷、钾、有机质等）的检测。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明上部分的结构示意图；

附图中图号标记：

取土不锈钢头（1）、土壤挡板（2）、可开挡板（3）、光学探头（4）、光源（5）、光谱仪（6）、连接线（7）、电源（8）、手柄（9）、GPS模块（10）、显示器（11）、显示器槽（12）、网络模块（13）、壳体（14）、开关（15）。

具体实施方式

本发明实施例一种基于可见/近红外光谱技术的野外便携式土壤养分实时快速检测装置，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1和图2所示为野外便携式土壤养分快速检测装置，它具有一壳体14结构，壳体14由上部分和下部分组成，其中，

下部分主要有取土不锈钢头1、土壤挡板2、可开挡板3、光学探头4、光源5、光谱仪6、电源8、开关15组成；

上部分主要有手柄9、GPS模块10、显示器槽12、显示器11、网络模块13，显示器11分别与GPS模块10、网络模块13、电源8电连接，显示器11放置在显示器槽12中，电源8分别对GPS模块10、网络模块13、光源5供电。

光源5可发出可见光和近红外光，可以对土壤样品进行光谱检测。光源发出的可见光和近红外光经光学探头照射到土壤样本表面，光线经过漫反射后，光学探头4检测后的信息传给光谱仪6。

光源5为左右对称的两光源，两光源各轴线与壳体14中心轴线具有一定夹角，两光源在可开挡板3处聚交，使得出射光照射到土壤样品上时不出现镜面反射。土壤挡板2中间含孔，使得光源5发出的可见光和近红外光照射到土壤上样品。

该装置可以对土壤样品中营养成分氮、磷、钾、有机质等养分进行快速、实时检测。

本发明野外便携式土壤养分快速检测装置的工作过程，包括下列步骤：

1）将双手紧握两边的手柄9，用力向下压，将取土不锈钢头1插入要检测的土壤中；

2）点击开机按钮，打开显示器11中包含的与光谱仪6相对应的应用软件进行设置，即显示器11与光谱仪6连接，然后开启光源5；

3）打开壳体14下部分的开关15，于是光源5发出的光线照射在所取土壤上，光学探头4检测后的信息传给光谱仪6，从而使光谱信息转变为数字信息；

4）点击显示器11中与光谱仪6相对应的应用软件界面上的测算按钮，即可快速实时的测得此土壤样品点的营养成分（如有：氮、磷、钾、有机质等）的数据，并同时通过GPS模块10记下所采样品点的全球经纬度信息；

5）土壤养分检测完毕后，可通过网络模块13向实验中心发送检测数据，以方便与实验室分析员进行实时的数据分析；

6）做完以上操作后，显示器11中与光谱仪6相对应的应用软件界面上的退出按钮，关闭显示器11，关闭光源4，关闭开关15，将取土不锈钢头1进行清洗后即可把该检测装置放于合适位置。

Claims (5)

1.一种野外便携式土壤养分快速检测装置，它具有一壳体（14）结构，壳体（14）由上部分和下部分组成，其特征在于，

下部分主要有取土不锈钢头（1）、土壤挡板（2）、可开挡板（3）、光学探头（4）、光源（5）、光谱仪（6）、电源（8）、开关（15）组成；

上部分主要有手柄（9）、GPS模块（10）、显示器槽（12）、显示器（11）、网络模块（13），所述显示器（11）分别与GPS模块（10）、网络模块（13）、电源（8）电连接，显示器（11）放置在显示器槽（12）中，电源（8）分别对GPS模块（10）、网络模块（13）、光源（5）供电。

2.根据权利要求1所述的一种野外便携式土壤养分快速检测装置，其特征在于，所述的光源（5）为左右对称的两光源，两光源各轴线与壳体（14）中心轴线具有一定夹角，两光源在可开挡板（3）处聚交，使得出射光照射到土壤样品上时不出现镜面反射。

3.根据权利要求1所述的一种野外便携式土壤养分快速检测装置，其特征在于，所述土壤挡板（2）中间含孔，使得光源（5）发出的可见光和近红外光照射到土壤上样品。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种野外便携式土壤养分快速检测装置，其特征在于，它可以对土壤样品中营养成分氮、磷、钾、有机质进行检测。

5.应用权利要求1-3任一所述的一种野外便携式土壤养分快速检测装置的方法，其特征在于，它包括下列步骤：

1）将双手紧握两边的手柄（9），并用力向下压该装置，将取土不锈钢头（1）插入要检测的土壤中；

2）点击开机按钮，打开显示器（11）中包含的与光谱仪（6）相对应的应用软件进行设置，即显示器（11）与光谱仪（6）连接，然后开启光源（5）；

3）打开壳体（14）下部分的开关（15），于是光源（5）发出的光线照射在所取土壤上，光学探头（4）检测后的信息传给光谱仪（6），从而使光谱信息转变为数字信息；

4）点击显示器（11）中与光谱仪（6）相对应的应用软件界面上的测算按钮，即可快速实时的测得此土壤样品点的营养成分的数据，并同时通过GPS模块(10)记下所采样品点的全球经纬度信息；

5）土壤养分检测完毕后，可通过网络模块（13）向实验中心发送检测数据，以方便与实验室分析员进行实时的数据分析；

6）做完以上操作后，显示器（11）中与光谱仪（6）相对应的应用软件界面上的退出按钮，关闭显示器（11），关闭光源（4），关闭开关（15），将取土不锈钢头（1）进行清洗后即可把该检测装置放于合适位置。