CN106383092A - 一种自动化土壤成分含量检测控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化土壤成分含量检测控制装置，包括光源、光电探测器、前置放大器、相敏检测器、控制器、显示器、样品承载台、称重传感器，A/D转换器及水平检测仪，其中所述水平检测仪设置于样品承载台的底部，用于检测是否处于水平状态获得检测结果；所述称重传感器，用于对称重获得模拟信号，及经A/D转换器转换得到数字信号；所述控制器，用于接收水平检测仪的检测结果，及当检测结果为样品承载台处于水平状态时，根据接收的数字信号获得待测土壤样品的重量值及土壤样品的成分含量，并控制显示器将所得土壤样品的重量值和成分含量显示。本发明增加水平检测功能，便于多方位和准确地对待测土壤样品成分检测，结构简单，便于实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化土壤成分含量检测控制装置，属于土壤检测设备的技术领域。
背景技术
自古以来,土壤一直就是我国广大农民的衣食之源和生存之本,即使是在现代经济生活中,土壤依然是最基本的生产要素和各种经济关系的载体。但随着现代经济的高速发展,环境污染物的排放量与日剧增,环境污染和生态破坏越来越严重,给人类赖以生存的土壤带来了严重的污染。
土壤，是由一层层厚度各异的矿物质成分所组成大自然主体。土壤和母质层的区别表现在于形态、物理特性、化学特性以及矿物学特性等方面。由于地壳 、水蒸气、 大气和生物圈的相互作用，土层有别于母质层。它是矿物和有机物的混合组成部分，存在着固体，气体和液体状态。疏松的土壤微粒组合起来，形成充满间隙的土壤的形式。这些孔隙中含有溶解溶液（液体）和空气（气体） 。因此，土壤通常被视为有多种状态。
而土壤环境监测是指通过对影响土壤环境质量因素的代表值的测定，确定环境质量 (或污染程度)及其变化趋势。通常所说的土壤监测是指土壤环境监测，其一般包括布点采 样、样品制备、分析方法、结果表征、资料统计和质量评价等技术内容。土壤污染的优先监测 应是对人群健康和维持生态平衡有重要影响的物质。
由于土壤成分的重要性，因此，对土壤的成分含量研究十分必要。如申请号：201610300071.2 申请日：2016-05-06的文件中，涉及一种土壤检测智能手机及检测土壤的方法，属于手机领域。包括手机本体，手机本体包括MCU和传感器探头，MCU集成在手机本体的主板上，传感器探头为可伸缩抽拉结构，传感器探头尾端固定在手机本体中，传感器探头顶端从手机本体顶部穿出并具有短的延伸部分，传感器探头连接至所述MCU，传感器探头中设置有土壤含水量传感器、温度传感器、PH值传感器，手机本体上还设置有光照传感器。采用本发明提供的土壤检测智能手机及检测土壤的方法，通过手机上的土壤检测APP客户端即可测得土壤含水量、不同土层温度、空气温度、土壤PH值和光照强度的数据，并可同时进行数据分析，免去携带单独专门的测量仪器的麻烦。
本发明涉及一种土壤振动的测量方法，将重力传感器埋设在土壤里；将重力传感器测量的数据通过发信装置发送给外部的信息处理装置。本发明还涉及一种土壤检测装置，包括埋入土壤里的柱形体，柱形体上设有重力传感器和发信装置，重力传感器与发信装置电连接；重力传感器用于检测发生的振动或移动并将检测到的信号转化为发生振动或移动的数据；发信装置用于将上述数据发送给外部的信息处理装置。本发明采用重力传感器实现了对土壤振动的测量，能有效的事先提供预警信息和数据分析；将重力传感器安装于土壤检测装置上，除提供预警信息外，还能进一步完善土壤检测装置自身的功能。
尽管上述文献对现有的土壤检测装置做出改进，使其可以利用重力传感器实现了对土壤振动的测量，及可以测得土壤含水量、不同土层温度、空气温度等。但实际上在实施中仍然存在不足，现有的装置中，无法对光电探测过程进行校准，无法检测平台上的土壤样品是否处于水平状态，且不能同时检测样品的重量，使得装置的功能单一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种自动化土壤成分含量检测控制装置，解决现有的装置中，无法对光电探测过程进行校准，无法检测平台上的土壤样品是否处于水平状态，且不能同时检测样品的重量的问题。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种自动化土壤成分含量检测控制装置，包括光源、光电探测器、前置放大器、相敏检测器、控制器、显示器、样品承载台、称重传感器，A/D转换器及水平检测仪，其中所述水平检测仪设置于样品承载台的底部，用于检测样品承载台是否处于水平状态获得检测结果；所述称重传感器，用于对样品承载台内的待测土壤样品称重获得模拟信号，及经A/D转换器转换得到数字信号；所述光源用于生成和发射光束；所述分光器，用于将光源所发射的光束进行分光，获取所需波段的红外光并将其照射至样品承载台上的待测土壤样品；所述光电探测器，用于接收所述土壤样品反射的红外光获得光信号，及将光信号转换成电信号；所述前置放大器，用于对光电探测器所得电信号放大处理；所述相敏检测器，用于对经放大处理后的电信号进行相敏检测，提取所需电信号；所述控制器，用于接收水平检测仪的检测结果，及当检测结果为样品承载台处于水平状态时，根据接收的数字信号获得待测土壤样品的重量值，及对提取的所需电信号处理得到土壤样品的成分含量，并控制显示器将所得土壤样品的重量值和成分含量显示。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述样品承载台上设置反射镜。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述反射镜沿样品承载台的四周设置。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述水平检测仪采用XG-169型水平检测仪。
进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述控制器采用单片机。
本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：
本发明设计了自动化土壤成分含量检测控制装置，通过水平检测仪对检测样品承载台是否处于水平状态，在控制器获得的信号为检测样品承载台水平状态时，通过控制光源和称重传感器工作。通过称重传感器检测样品承载台上的待测土壤样品的重量获得模拟信号，经A/D转换器得到数字信号输入控制器，且光电探测器接收所述土壤样品反射的红外光获得光信号，转换成电信号后提取所需信号，控制对提取的所需电信号处理得到土壤样品的成分含量，由此可以使得所测的土壤样品可以同时获取多种参数，利用水平检测仪可以校准样品承载台的水平，增加水平检测功能，使得装置的功能更加完善，便于多方位和准确地对待测土壤样品成分检测，结构简单，便于实现。可以解决现有的装置中，无法对光电探测过程进行校准，无法检测平台上的土壤样品是否处于水平状态，且不能同时检测样品的重量的问题。
附图说明
图1为本发明的自动化土壤成分含量检测控制装置的模块示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的实施方式进行描述。
如图1所示，本发明设计了一种自动化土壤成分含量检测控制装置，包括光源、光电探测器、前置放大器、相敏检测器、控制器、显示器、样品承载台、称重传感器，A/D转换器及水平检测仪，其中所述水平检测仪设置于样品承载台的底部。所述光电探测器与前置放大器相连，所述前置放大器与相敏检测器相连；所述称重传感器与A/D转换器相连；所述相敏检测器、A/D转换器、水平检测仪分别与控制器相连。
所述水平检测仪，用于检测样品承载台是否处于水平状态获得检测结果；所述称重传感器，用于对样品承载台内的待测土壤样品称重获得模拟信号，及经A/D转换器转换得到数字信号；所述光源用于生成和发射光束；所述分光器，用于将光源所发射的光束进行分光，获取所需波段的红外光并将其照射至样品承载台上的待测土壤样品；所述光电探测器，用于接收所述土壤样品反射的红外光获得光信号，及将光信号转换成电信号；所述前置放大器，用于对光电探测器所得电信号放大处理；所述相敏检测器，用于对经放大处理后的电信号进行相敏检测，提取所需电信号；所述控制器，用于接收水平检测仪的检测结果，及当检测结果为样品承载台处于水平状态时，根据接收的数字信号获得待测土壤样品的重量值，及对提取的所需电信号处理得到土壤样品的成分含量，并控制显示器将所得土壤样品的重量值和成分含量显示。
装置原理是：通过水平检测仪对检测样品承载台是否处于水平状态，在控制器获得的信号为检测样品承载台水平状态时，通过控制光源和称重传感器工作。通过称重传感器检测样品承载台上的待测土壤样品的重量获得模拟信号，经A/D转换器得到数字信号输入控制器，且光电探测器接收所述土壤样品反射的红外光获得光信号，转换成电信号后提取所需信号，控制对提取的所需电信号处理得到土壤样品的成分含量，由此可以使得所测的土壤样品可以同时获取多种参数，利用水平检测仪可以校准样品承载台的水平。
进一步地，装置所述样品承载台上设置反射镜。利用反射镜可以辅助将光源发射的光束反射，形成多次折射效果，增加对土壤样品表面的照射强度。优选地，所述反射镜沿样品承载台的四周设置。使得光束可以被反射的范围更大。
以及，所述水平检测仪采用XG-169型水平检测仪。具备小体积，便于安装，测量范围在0至3’，且可以有效用于微小倾角的检测。
装置中，所述控制器采用单片机，如MCS-51系列单片机，具体为8031型单片机，8位CPU，具备4kbytes 程序存储(ROM和128bytes的数据存储(RAM。体积小,功耗低,精简指令集,抗干扰性好,可靠性高,有较强的模拟接口,代码保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片，可很好地用于本发明中。
综上，本发明设计了自动化土壤成分含量检测控制装置，可以使得所测的土壤样品可以同时获取多种参数，利用水平检测仪可以校准样品承载台的水平，增加水平检测功能，使得装置的功能更加完善，便于多方位和准确地对待测土壤样品成分检测，结构简单，便于实现。可以解决现有的装置中，无法对光电探测过程进行校准，无法检测平台上的土壤样品是否处于水平状态，且不能同时检测样品的重量的问题。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种自动化土壤成分含量检测控制装置，其特征在于：包括光源、光电探测器、前置放大器、相敏检测器、控制器、显示器、样品承载台、称重传感器，A/D转换器及水平检测仪，其中所述水平检测仪设置于样品承载台的底部，用于检测样品承载台是否处于水平状态获得检测结果；所述称重传感器，用于对样品承载台内的待测土壤样品称重获得模拟信号，及经A/D转换器转换得到数字信号；所述光源用于生成和发射光束；所述分光器，用于将光源所发射的光束进行分光，获取所需波段的红外光并将其照射至样品承载台上的待测土壤样品；所述光电探测器，用于接收所述土壤样品反射的红外光获得光信号，及将光信号转换成电信号；所述前置放大器，用于对光电探测器所得电信号放大处理；所述相敏检测器，用于对经放大处理后的电信号进行相敏检测，提取所需电信号；所述控制器，用于接收水平检测仪的检测结果，及当检测结果为样品承载台处于水平状态时，根据接收的数字信号获得待测土壤样品的重量值，及对提取的所需电信号处理得到土壤样品的成分含量，并控制显示器将所得土壤样品的重量值和成分含量显示。
2.根据权利要求1所述自动化土壤成分含量检测控制装置，其特征在于：所述样品承载台上设置反射镜。
3.根据权利要求2所述自动化土壤成分含量检测控制装置，其特征在于：所述反射镜沿样品承载台的四周设置。
4.根据权利要求1所述自动化土壤成分含量检测控制装置，其特征在于：所述水平检测仪采用XG-169型水平检测仪。
5.根据权利要求1所述自动化土壤成分含量检测控制装置，其特征在于：所述控制器采用单片机。
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