CN110132930B - 激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置及其分析方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置及其分析方法，包括多角度激发观测装置，激光光源装置和光纤探测装置，多角度激发观测装置包括方位圆盘、载物平台、光源入射天顶角支架和探测天顶角支架；载物平台连接在方位圆盘的中心，方位圆盘可相对于载物平台转动；激光光源装置包括连接在光源入射天顶角支架上的激光器，激光器位于由水平方向和竖直方向之间形成的四分之一圆弧内的任意位置，激光器发射端对准载物平台的观测中心点设置；光纤探测装置包括固定连接在探测天顶角支架上的光纤探头。本申请可多角度激发并多角度探测叶绿素荧光，更全面获取叶绿素荧光光谱信息，正交试验和方差分析提高了分析准确度。
Description
技术领域
本申请涉及光谱学与光谱分析技术领域，尤其涉及一种激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置及其分析方法。
背景技术
目前，用激光照射植物的活体叶片,叶片被激发出的荧光可用来获取植物生长状态的相关信息,叶绿素荧光是叶绿素分子吸收光量子(主要指蓝光和红光)由激发状态向平衡状态转化而产生的一种主要光信号。激光诱导叶绿素荧光方法可以实现无损、实时、准确的获取植物生长、生理、营养状态等生命信息,达到对植物生育状况的快速、客观、准确的诊断,用于指导生产，另外，激光诱导叶绿素荧光方法作为一种新的遥感技术，信息丰富，应用前景好。
现有的激光诱导叶绿素荧光的技术存在不足为：采用垂直于被测物的单一固定方向观测，获取叶绿素荧光的光谱信息量少，分析不够全面。
对叶绿素荧光进行多角度光谱获取，会产生大量的数据，使用常规的方法进行试验需要较长的时间，若有4个影响因素，每个影响因素选取2个试验水平(又称位级，是因素的一个给定值、一种特定的措施或一种特定的状态)，水平也就是各种因素变化的状态，在确定水平时，应考虑选择范围和水平数，在每一种组合下进行一次试验，所有不同水平的组合有2X2X2X2＝16种，每一个试验都要花费一定时间，设计全面的试验往往耗时、费力，很难做到全面试验。
发明内容
本申请的目的在于提供一种激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置及其分析方法，该多角度激发观测装置的激光光源的入射天顶角可调节变化以实现多角度激发植物叶绿素荧光，光纤探头的探测天顶角可调节变化以实现多角度探测叶绿素荧光，另外，相对方位角可调节变化，在载物平台上方的半球空间内进行观测，观测角度广，更加全面获取叶绿素荧光光谱信息，正交试验和方差分析提高了分析准确度。
为达到上述目的，本申请提供一种激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置，包括多角度激发观测装置、激光光源装置和光纤探测装置，所述多角度激发观测装置包括方位圆盘、载物平台、光源入射天顶角支架和探测天顶角支架；所述载物平台连接在所述方位圆盘的中心，所述方位圆盘可相对于所述载物平台转动，所述光源入射天顶角支架设置在所述方位圆盘一侧，所述探测天顶角支架连接在所述方位圆盘上，并跟随所述方位圆盘转动；所述激光光源装置包括连接在所述光源入射天顶角支架上的激光器，所述激光器位于所述载物平台上方的半球空间内由水平方向和竖直方向之间形成的四分之一圆弧内的任意位置，所述激光器发射端对准所述载物平台的观测中心点设置；所述光纤探测装置包括固定连接在所述探测天顶角支架上的光纤探头，所述光纤探头位于所述载物平台上方的半球空间内由水平方向和竖直方向之间形成的四分之一圆弧内的任意位置，所述光纤探头对准载物平台的观测中心点设置。
如上的，其中，所述探测天顶角支架与所述方位圆盘之间转动连接，所述光纤探头的探测天顶角的取值范围为0-90度。
如上的，其中，所述探测天顶角支架连接有伺服驱动电机，所述伺服驱动电机电连接有控制器。
如上的，其中，所述光纤探头连接在所述探测天顶角支架上，所述光纤探头通过光纤连接有光谱仪。
如上的，其中，所述光源入射天顶角支架具有四分之一圆弧状的圆弧支架，所述激光器可安装在所述圆弧支架的任意位置，激光器的入射天顶角的取值范围为0-90度。
本申请还提供一种激光诱导叶绿素荧光的分析方法，该方法包括：
设定叶绿素荧光的影响因素和对应的水平参数；
根据设定的影响因素和水平参数生成正交试验方案，根据正交试验方案通过所述的激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置进行正交试验以获取叶绿素荧光的光谱信息；
对获取的光谱信息进行方差分析。
如上的，其中，影响因素包括激光入射天顶角、探测天顶角、相对方位角、荧光波长和植物类型中的一种或多种。
如上的，其中，设定激光入射天顶角的水平参数，激光入射天顶角的水平参数取值范围为0-90度；设定探测天顶角的水平参数，探测天顶角的水平参数取值范围为0-90度；设定相对方位角的水平参数，相对方位角的水平参数取值范围为0-360度。
如上的，其中，荧光波长取值范围为200-1100nm。
如上的，其中，方差分析包括：获取每一个影响因素对应影响荧光光谱信息的效应值；获取任意两个影响因素交互作用下影响荧光光谱信息的效应值。
本申请实现的有益效果如下：
(1)采用正交试验，则大大缩短了时间，加快了最佳探测方案的信息提取速度，正交试验法是利用排列整齐的正交表对试验进行整体设计、综合比较和统计分析，正交表具备均衡分散的特点，保证了全面试验的要求。
(2)本发明的荧光观测装置为多角度激发观测装置，得到激光诱导叶绿素荧光的三维效果，观测更加全面，本发明对激光诱导叶绿素荧光光谱采用多角度激发并观测的方式，可以更加全面的研究叶绿素荧光的发光机制、全方位地进行荧光光谱特征研究，针对众多角度下测得的荧光光谱信息，本发明采用正交试验设计来确定某个探测角度下的最佳观测方案，并可以得出某个因素或几个因素间的交互作用在整体观测下的显著性效果。
(3)本申请的激光器用于从不同角度激发植物产生叶绿素荧光，光纤探头用于探测被测物被照射后激发的叶绿素荧光信息，激光器的入射天顶角可调节变化以实现多角度激发植物产生叶绿素荧光；光纤探头的探测天顶角可调节变化以实现多角度探测叶绿素荧光，方位圆盘用于调节光纤探头的相对方位角，从而改变光纤探头的探测天顶角的空间角度，光纤探头可进行多角度的探测，获取叶绿素荧光信息更加全面。
(4)本申请的光纤探头和探测天顶角支架连接，探测天顶角支架连接有伺服驱动电机，伺服驱动电机驱动探测天顶角支架转动，探测天顶角支架带动光纤探头转动，操作起来方便可靠，伺服驱动电机驱动探测天顶角支架转动的精度较高，探测天顶角的精度可达到0.01度,提高了探测的精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的一种激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置的正面示意图。
图2为本实用新型的一种激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置的侧面示意图。
附图标记：1-多角度激发观测装置；2-方位圆盘；3-载物平台；4-激光光源装置；5-光纤探测装置；6-控制器；7-载物架；11-支腿；12-环形盘；41-激光器；42-圆弧支架；51-光纤探头；52-探测天顶角支架；53-伺服驱动电机；54-探测架；55-光纤；56-光谱仪。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
如图1和图2所示，本申请提供一种激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置，包括多角度激发观测装置1、激光光源装置4和光纤探测装置5，多角度激发观测装置1包括方位圆盘2、载物平台3、光源入射天顶角支架和探测天顶角支架52；载物平台3连接在方位圆盘2的中心，载物平台3固定不动，方位圆盘2可相对于载物平台3转动，；激光光源装置4设置在方位圆盘2一侧，探测天顶角支架52连接在方位圆盘2上，并跟随方位圆盘2转动，激光光源装置4包括连接在所述光源入射天顶角支架上的激光器41，激光器41位于载物平台3上方的半球空间内由水平方向(如图2中X轴方向)和竖直方向(如图2中Z轴方向)之间形成的四分之一圆弧内的任意位置，激光器41发射端对准载物平台3的观测中心点设置，激光器用于从不同角度对植物激发叶绿素荧光；光纤探测装置5包括固定连接探测天顶角支架52上的光纤探头51，光纤探头51位于载物平台3上方的半球空间内由水平方向(如图2中X轴方向)和竖直方向(如图2中Z轴方向)之间形成的四分之一圆弧内的任意位置，光纤探头51对准载物台3的观测中心点设置，激光器41所在圆弧的圆心和光纤探头51所在圆弧的圆心均与载物平台3的圆心重合，方位圆盘2转动可带动探测天顶角支架52和光纤探头51在水平面内转动，从而改变光纤探头51的在空间位置，即改变光纤探头51探测天顶角的空间角度。
载物平台3上用于放置被观测物，被观测物为植物，激光器41发出激光束，激光束照射在被观测物上，选择合适的激光的波长，以获得需要的光谱信息，被测物在激光的激发下发出叶绿素荧光，光纤探测装置5探测叶绿素荧光的光谱信息。
如图1所示，探测天顶角支架52与方位圆盘2之间通过伺服驱动电机53转动连接。探测天顶角支架52连接有伺服驱动电机53，伺服驱动电机53转动后带动探测天顶角支架52在方位圆盘2上转动。
如图1所示，伺服驱动电机53电连接有控制器6，通过控制器6控制伺服驱动电机53转动的圈数，从而控制探测天顶角支架52转动的角度。
如图1所示，光纤探头51固定连接在探测天顶角支架52上，探测天顶角支架52转动后带动光纤探头51转动，进而改变探测天顶角(如图2所示角b)的大小，以实现多角度探测叶绿素荧光，进而可观测到不同的叶绿素荧光光谱信息，探测天顶角的取值范围为0-90度，探测天顶角的精度可达到为0.01度。探测天顶角也即光纤探头51与Z轴(如图2中所示)之间的夹角。
如图1所示，光纤探头51连接有光纤55，光纤55连接有光谱仪56，光纤55的作用为光传导，光脉冲传送至光纤55后传送至光谱仪56，光纤55通过光谱仪56连接在笔记本电脑上，光谱仪56探测的叶绿素荧光信息传输在笔记本电脑的显示屏上。
如图2所示，光源入射天顶角支架具有四分之一圆弧状的圆弧支架42，优选的，圆弧支架42的圆弧中心与载物平台3的中心重合，激光器41通过连接件连接在圆弧支架42上的任意位置，激光器41的入射天顶角(如图2中所示角a)取值范围为0-90度，入射天顶角的精度可达到0.5度，当激光器41位于到圆弧支架42的不同位置时，入射天顶角均不同，可从不同角度激发植物产生叶绿素荧光，以实现多角度激发植物产生叶绿素荧光。
如图1所示，探测天顶角支架52上滑移连接有探测架54，探测架54平行于载物平台3的方向设置，光纤探头51设置在载物平台3的上方，并垂直于探测架54固定连接在探测架54的端部，当方位圆盘2转动时，探测架54绕如图2中所示Z轴方向转动，从而改变光纤探头51的空间位置，探测架54的端部具有探测管，探测管中心具有无缝螺旋固定装置，光纤探头51朝下固定连接在该螺旋固定装置内。
优选的，探测架54可沿探测天顶角支架52上下滑动，优选的，滑动距离范围为0-1米，通过改变滑动距离可以改变光纤探头51的探测范围，从而满足对不同大小的植物进行荧光光谱测量与接收。
优选的，方位圆盘2为圆盘状,方位圆盘2包括固定不动的固定圆盘和可转动的圆环，圆环可相对于固定圆盘转动，探测天顶角支架52设置在可转动的圆环上，圆环转动后可带动探测天顶角支架52转动，圆盘状的方位圆盘2适于转动。
优选的，方位圆盘2的侧周壁上设有角度刻度线，角度刻度线用于记录方位圆盘2的相对方位角大小，相对方位角的大小等于方位圆盘2相对于初始状态转动的角度大小，相对方位角的取值范围为0-360度，相对方位角的精度可达到0.5度。
优选的，方位圆盘2对应于载物平台3下方设有圆形孔，圆形孔下方设有载物架7(如图1所示)，将载物平台3从方位圆盘2上取下后，可将较高的被观测物放置在载物架7上来观测。
如图1所示，多角度激发观测装置1还包括支腿11和环形盘12，支腿11固定在环形盘12底部，方位圆盘2转动连接在环形盘12上，优选的，支腿11包括三个支腿，三个支腿之间固定连接有固定架，固定架提高了支腿11的稳定性，支腿11支撑在环形盘12的底部，环形盘12用于支撑方位圆盘2。
优选的，叶绿素荧光光谱范围为200-1100nm，光谱分辨率为2nm，采用型号为AVASPEC2048L光谱仪，该光谱仪接收较弱光强信号较好，尤其是荧光信号，而且，该光谱仪测量结果稳定。
实施例二
一种激光诱导叶绿素荧光的分析方法，该方法包括：
设定被测植物发出叶绿素荧光光谱强度的影响因素和对应的水平参数；
根据选取的影响因素和水平参数生成正交试验方案，根据正交试验方案通过激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置进行正交试验以获取叶绿素荧光的光谱信息；
对获取的光谱信息进行方差分析。
影响因素包括激光入射天顶角、探测天顶角、相对方位角、荧光波长或植物类型中的一种或多种；通过改变激光器的位置来设定激光入射天顶角的水平参数大小，激光入射天顶角的水平参数取值范围为0-90度；通过改变光纤探头的位置来设定探测天顶角的水平参数大小，探测天顶角的水平参数取值范围为0-90度；通过转动方位圆盘来设定相对方位角的水平参数大小，相对方位角的水平参数取值范围为0-360度。
方差作用分析包括：获取每一个影响因素对应影响荧光光谱信息的效应值；获取任意两个影响因素交互作用下影响荧光光谱信息的效应值。
具体的，用正交试验方法测定探测天顶角、相对方位角、荧光波长和植物类型这四个因素对叶绿素荧光光谱强度的影响。
选定叶绿素荧光光谱强度的影响因素，判断各因素影响光谱强度的显著性大小顺序。设定因素包括：探测天顶角、相对方位角、荧光波长和植物类型，其中，探测天顶角取值范围为0-90度，相对方位角取值范围为0-360度，荧光波长取值范围为200-1100nm,各个因素之间具有互相独立性。
为每个因素设定两个水平；具体的，各个水平的参数取值为：探测天顶角A设定为A1＝20度、A2＝60度，相对方位角B设定为B1＝90度、B2＝315度，荧光波长C设定为C1＝685nm、C2＝740nm，植物类型D选取为D1＝吊兰、D2＝虎皮兰。
制定正交因素水平表如表1：
| 水平 | 探测天顶角A | 相对方位角B | 荧光波长C | 植物类型D |
| 1 | 20度 | 90度 | 685nm | 吊兰 |
| 2 | 60度 | 315度 | 740nm | 虎皮兰 |
表1
对表1中的四个因素之间进行正交试验获得正交试验的表头如表2，“X”代表交互作用。
正交试验表头设计方案如表2：
| 列号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 因素 | A | B | AXB | C | AXC | BXC | D | AXD | BXD | CXD |
表2
依据选取因素和每个因素的水平参数生成正交试验表作为试验方案。
根据表1和表2中的数据生成正交试验方案如表3，表3中的表头由表2获得，表3中的“1”代表采用水平1的参数进行试验，表3中“2”表示采用水平2的参数进行试验。根据表3进行正交试验采集各个因素在不同水平组合下的诱导叶绿素荧光光谱强度值。
| 序号 | A | B | AXB | C | AXC | BXC | D | AXD | BXD | CXD | 光谱强度 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4277.23 |
| 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1049.66 |
| 3 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1937.40 |
| 4 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1243.54 |
| 5 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 7212.23 |
| 6 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 3076.54 |
| 7 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2775.94 |
| 8 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2650.54 |
| 9 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2546.70 |
| 10 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 2 | 622.31 |
| 11 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1189.47 |
| 12 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 711.79 |
| 13 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2730.24 |
| 14 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2018.29 |
| 15 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1213.00 |
| 16 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1687.83 |
表3
如表3中的每一行代表一次试验，光谱强度为试验获得的叶绿素荧光光谱强度。依次进行各个试验，如实记录各个试验的光谱强度数据。
第1组试验中，因素A、B、C、D均取水平1(参见表1)进行试验，也就是探测天顶角A设定为20度、相对方位角B设定为90度、荧光波长C设定为685nm、植物类型D选取为吊兰进行试验，试验结果为：叶绿素荧光光谱强度为4277.23。
第2组试验中，因素A、B、C均取水平1，因素D取水平2进行试验，也就是，探测天顶角A设定为20度、相对方位角B设定为90度、荧光波长C设定为685nm、植物类型D选取为虎皮兰进行试验，试验结果为：叶绿素荧光光谱强度为1049.66。
第3组试验中，因素A、B、D均取水平1，因素C取水平2进行试验，也就是，探测天顶角A设定为20度、相对方位角B设定为90度、植物类型D选取为吊兰，荧光波长C设定为740nm进行试验，试验结果为：叶绿素荧光光谱强度为1937.40。其他试验按照同样原理进行试验获得各个试验的光谱强度数据。
用正交表安排的试验具有均衡分散和整齐可比的特点，均衡分散是指用正交表挑选出来的各个因素水平组合在全部水平组合中的分布式均衡的。整齐可比是指每一个因素的各水平间具有可比性。正交表中每一个因素的任一水平下都均衡的包含着另外因素的各个水平，当比较某因素不同水平时，其他因素的效应都彼此抵消。
对四个因素和他们的交互作用因素进行方差分析，方差分析从观测变量的方差入手，研究多个控制变量中哪些变量是对观测变量有显著性影响的变量。根据正交试验结果进行方差分析确定各因素影响叶绿素荧光光谱强度的主次顺序。
通过现有的SPSS软件自动生成的方差分析结果如表4。
表4
表4中：因素平方和计算方法为：各个水平下,样本平均值与数据总平均值差异的平方和；方差来源为AXB交互作用平方和计算方法为：各个水平下,样本平均值与数据总平均值差异的平方和。
例如：方差来源为A时，水平1下的样本平均值为：第1、2、3、4、5、6、7和8组试验获得的光谱强度的平均值；水平2下的样本平均值为:第9、10、11、12、13、14、15和16组试验获得的光谱强度的平均值。因素A的平方和计算方法为：水平1下的样本平均值与水平2下的样本平均值的平方和。
例如：方差来源为AXB时，水平1下的样本平均数为：第1、2、3、4、13、14、15和16组试验获得的光谱强度的平均值；水平2下的样本平均数为：第5-12组试验获得的光谱强度的平均值；数据总平均值为第1-16组试验获得的光谱强度的平均值。方差来源为AXB的平方和SAXB为水平1下的样本平均值与数据总平均值/>差值和水平2下样本平均值/>与数据总平均值/>差值的平方和。
表4中：自由度的值是计算某一统计量时，取值不受限制的变量的个数，样本中能自由变化的自变量的个数，各个因素的自由度等于每个因素的水平个数减去1；试验总自由度等于试验总次数减去1，两个因素交互作用的自由度等于两因素的自由度之积，试验误差的自由度等于试验总自由度减去各个因素的自由度和交互作用的自由度。
表4中：均方＝平方和/自由度；F＝均方/误差的均方。
表4中：误差的平方和计算方法为：在各个水平下，样本观察值与样本平均值差异的平方和。
表4中，F值为各个因素对试验结果的影响程度的效应值，由各个因素的均方与误差的平方和相比获得的，这个比值的大小反应了各个因素对试验结果影响程度的大小，F值越大，则对试验结果的影响程度越大。
方差分析：在此约定一个因素(或交互作用)的F值，若实际获取的F值大于1％F表，F表为现有F值分布表上的F值，该因素影响特别显著，记做“**”；若介于5％F表和1％F表之间，该因素影响显著，记做“*”；如果介于20％F表和5％F表之间，该因素对光谱强度有一定影响，记做“(*)”；如果大于20％F表，可以认为该因素对光谱强度没有多大的影响。
结论，对光谱强度的影响因素从主到次依次为：A、D、C、B、CXD、AXD、AXB、AXC、BXC、BXD。探测天顶角对荧光光谱强度影响最大。
本申请实现的有益效果如下：
(1)采用正交试验，则大大缩短了时间，加快了最佳探测方案的信息提取速度，正交试验法是利用排列整齐的正交表对试验进行整体设计、综合比较和统计分析，正交表具备均衡分散的特点，保证了全面试验的要求。
(2)本发明的荧光观测装置为多角度激发观测装置，得到激光诱导叶绿素荧光的三维效果，观测更加全面，本发明采用多角度方式观测激光诱导叶绿素荧光光谱，可以更加全面的研究叶绿素荧光的发光机制、全方位地进行荧光光谱特征研究，针对众多角度下测得的荧光光谱信息，本发明采用正交试验设计来确定某个探测角度下的最佳观测方案，并可以得出某个因素或几个因素间的交互作用在整体观测下的显著性效果。
(3)本申请的激光器用于从不同角度激发植物产生叶绿素荧光，光纤探头用于探测被测物被照射后激发的叶绿素荧光信息，激光器的入射天顶角可调节变化以实现多角度激发植物产生叶绿素荧光；光纤探头的探测天顶角可调节变化以实现多角度探测叶绿素荧光；方位圆盘用于调节光纤探头的相对方位角，从而改变光纤探头的探测天顶角的空间角度，光纤探头可进行多角度的探测，获取叶绿素荧光信息更加全面。
(4)本申请的光纤探头和探测天顶角支架连接，探测天顶角支架连接有伺服驱动电机，伺服驱动电机驱动探测天顶角支架转动，探测天顶角支架带动光纤探头转动，操作起来方便可靠，伺服驱动电机驱动探测天顶角支架转动的精度较高，探测天顶角的精度可达到0.01度,提高了探测的精准度。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置，其特征在于，包括多角度激发观测装置、激光光源装置和光纤探测装置，
所述多角度激发观测装置包括方位圆盘、载物平台、光源入射天顶角支架和探测天顶角支架；
所述载物平台连接在所述方位圆盘的中心，所述方位圆盘可相对于所述载物平台转动，所述光源入射天顶角支架设置在所述方位圆盘一侧，所述探测天顶角支架连接在所述方位圆盘上，并跟随所述方位圆盘转动；
所述激光光源装置包括连接在所述光源入射天顶角支架上的激光器，所述激光器位于所述载物平台上方的半球空间内由水平方向和竖直方向之间形成的四分之一圆弧内的任意位置，所述激光器发射端对准所述载物平台的观测中心点设置；
所述光纤探测装置包括固定连接在所述探测天顶角支架上的光纤探头，所述光纤探头位于所述载物平台上方的半球空间内由水平方向和竖直方向之间形成的四分之一圆弧内的任意位置，所述光纤探头对准载物平台的观测中心点设置；
所述探测天顶角支架与所述方位圆盘之间转动连接，所述光纤探头的探测天顶角的取值范围为0-90度；
所述光源入射天顶角支架具有四分之一圆弧状的圆弧支架，所述激光器可安装在所述圆弧支架的任意位置，激光器的入射天顶角的取值范围为0-90度。
2.根据权利要求1所述的激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置，其特征在于，所述探测天顶角支架连接有伺服驱动电机，所述伺服驱动电机电连接有控制器。
3.根据根据权利要求2所述的激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置，其特征在于，所述光纤探头连接在所述探测天顶角支架上，所述光纤探头通过光纤连接有光谱仪。
4.一种激光诱导叶绿素荧光的分析方法，其特征在于，该方法包括：
设定叶绿素荧光的影响因素和对应的水平参数；
根据设定的影响因素和水平参数生成正交试验方案，根据正交试验方案通过权利要求1-3任意一项所述的激光诱导叶绿素荧光的多角度激发探测装置进行正交试验以获取叶绿素荧光的光谱信息；
对获取的光谱信息进行方差分析。
5.根据权利要求4所述的激光诱导叶绿素荧光的分析方法，其特征在于，影响因素包括激光入射天顶角、探测天顶角、相对方位角、荧光波长和植物类型中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的激光诱导叶绿素荧光的分析方法，其特征在于，设定激光入射天顶角的水平参数，激光入射天顶角的水平参数取值范围为0-90度；
设定探测天顶角的水平参数，探测天顶角的水平参数取值范围为0-90度；
设定相对方位角的水平参数，相对方位角的水平参数取值范围为0-360度。
7.根据权利要求6所述的激光诱导叶绿素荧光的分析方法，其特征在于，荧光波长取值范围为200-1100nm。
8.根据权利要求4所述的激光诱导叶绿素荧光的分析方法，其特征在于，方差分析包括：获取每一个影响因素对应影响荧光光谱信息的效应值；获取任意两个影响因素交互作用下影响荧光光谱信息的效应值。
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| 三因素及其交互作用对植物叶片多角度偏振高光谱特征的影响;韩阳;李潜;赵云升;陈春林;张莉莉;;红外与毫米波学报(04);全文 * |
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