CN111886962A - 一种可批量检测种子活力的检测仪及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可批量检测种子活力的检测仪及其检测方法，所述检测仪结构包括种子呼吸腔体、过滤网、光吸收盒以及光谱仪，所述种子呼吸腔体位于光吸收盒上方，且所述种子呼吸腔体和所述光吸收盒之间通过所述过滤网相隔离；所述光吸收盒为方形，内部设置有反射镜片组，且光吸收盒侧壁上开设有一入射孔和一出射孔；所述光谱仪的发射端与入射孔相连接，所述光谱仪的接收端与出射孔相连接；光从入射孔进入，在所述反射镜片组内的折射数次后，从出射孔射出。本发明检测仪可批量检测种子活力，还具有体积小便于携带和移动，以及检测准确度高的优点。

Description

一种可批量检测种子活力的检测仪及其检测方法

【技术领域】

本发明涉及一种可批量检测种子活力的检测仪及其检测方法。

【背景技术】

种子是国民生存发展的重要生产资料，筛选出高活力种子对农业生产有着积极作用。随着技术发展，对种子生活力检测的准确度、速度和无破坏性的要求越来越高。传统的种子活力检测多进行发芽试验方法进行检测，虽然精度较高，但试验周期长，操作繁琐。国际种子检验协会(ISTA)推荐的种子浸泡液电导率检测活力法，具有方便，快捷等特点，但需要电导率测定仪，无法实现大批量检测。

呼吸作用是种子本身的主要生理特性，凡是活的种子就会产生呼吸，即使处于非常千燥或休眠状态的种子，其呼吸作用也没有停止。一旦呼吸停止，即意味着种子的死亡，种子的任何生命活动过程都与呼吸密切相关，因为呼吸提供了全部活动所需要的能量。所以，呼吸作用是种子进行生命活动的主要标志和集中表现，呼吸作用的强弱直接关系到种子活力的高低。呼吸强度是指单位时间内一定重量的种子呼吸放出的二氧化碳毫克数，通常以每小时每公斤种子放出的二氧化碳毫克数为单位，每一种种子都有国标规定的呼吸强度值，超过该值活力高，反之，小于该值活力低。

要测定种子的呼吸强度，可以测二氧化碳的含量，用酸滴定法或者红外线二氧化碳分析仪，但这两种方法不能完全反映出空气中二氧化碳浓度每时每刻的变化情况，对呼吸较弱的材料，因二氧化碳呼出量少，反应不敏感，从而影响了测定的准确性。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种可批量检测种子活力的检测仪及其检测方法，该检测仪可批量检测种子活力，还具有体积小便于携带和移动，以及检测准确度高的优点。

本发明是这样实现的：

一种可批量检测种子活力的检测仪，所述检测仪结构包括种子呼吸腔体、过滤网、光吸收盒以及光谱仪，所述种子呼吸腔体位于光吸收盒上方，且所述种子呼吸腔体和所述光吸收盒之间通过所述过滤网相隔离；

所述光吸收盒为方形，内部设置有反射镜片组，且光吸收盒侧壁上开设有一入射孔和一出射孔；所述光谱仪的发射端与入射孔相连接，所述光谱仪的接收端与出射孔相连接；

光从入射孔进入，在所述反射镜片组内的折射数次后，从出射孔射出。

进一步地，所述反射镜片组包括二个大凹面镜片、四个小凹面镜片以及二个平面反射镜，二个所述大凹面镜片分别设置在所述光吸收盒相邻的侧壁上；四个所述小凹面镜片两个为一组设置在所述光吸收盒另外两个侧壁上，且分别与二个所述大凹面镜片相对设置；二个所述平面反射镜相邻设置在二个所述大凹面镜片同侧的所述光吸收盒侧壁上；所述二个大凹面镜片、四个小凹面镜片的曲率中心以及二个平面反射镜的中心在同一水平面上。

进一步地，光在所述反射镜片组内的折射次数不小于40次，总光程大于3.6米。

进一步地，所述二个大凹面镜片、四个小凹面镜片的曲率半径为90mm。

进一步地，所述入射孔和出射孔的孔径不大于10mm；所述过滤网上的开孔孔径不大于0.1mm。

进一步地，所述种子呼吸腔体上端设置有盖板。

进一步地，所述光谱仪的发射端通过密封圈与入射孔相连接，所述光谱仪的接收端通过密封圈与出射孔相连接。

进一步地，二个所述平面反射镜的精度为2～3光圈，镜表面光洁度达到2级以上。

进一步地，所述的可批量检测种子活力的检测仪的检测方法，步骤如下：

将待检测的种子置于种子呼吸腔体内的过滤网上，用盖板盖好，静置使种子得到充分的呼吸，待检测种子呼吸产出的二氧化碳气体直接下沉至光吸收盒的腔体内；

将光谱仪的发射端和接收端分别接在检测仪的入射孔和出射孔，启动光谱仪；光谱仪的发射端发射出一条光线，通过入射孔射到光吸收盒的反射镜片组上，并在所述反射镜片组内的折射数次后，从出射孔射出，由光谱仪的接收端接受，并最终转换成二氧化碳的浓度值；

根据获得的二氧化碳的浓度值与种子标准成活率值进行比较，判断此批种子活力。

进一步地，所述待检测的种子为预处理过的种子，所述预处理方法如下：把选好的种子用10毫克25％施保克兑水50公斤，浸种40公斤，水温保持在11～12℃，浸种消毒6～7天后进行检测。

本发明具有如下优点：

本发明检测仪上半部分为种子呼吸腔，用于容纳一定数量的待测种子，一般大于100颗种子，种子数量上限为能盖好盖板即可，种子在呼吸腔里面自主呼吸产生二氧化碳，二氧化碳自动沉入下半部分的光吸收盒内；种子呼吸腔和光吸收盒中间由一片过滤网分隔，过滤网的网格孔径不大于0.1mm，防止种子内的杂质进入到下部的光吸收盒内，对镜片造成污染；光吸收盒内设置有反射镜片组，利用光多次反射原理，在有限空间内实现了较长的吸收光程，提高了检测精度；因此检测仪的体积能够更小，方便携带和移动。另外，本发明的种子呼吸腔和检测腔体即光吸收盒为一体式，能够有效的避免二氧化碳逸损，提高准确度。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种可批量检测种子活力的检测仪的爆炸示意图。

图2为本发明一种可批量检测种子活力的检测仪的光吸收盒立体示意图。

图3为本发明一种可批量检测种子活力的检测仪的光线折射示意图。

【具体实施方式】

参阅图1，本发明涉及一种可批量检测种子活力的检测仪，所述检测仪结构包括种子呼吸腔体、过滤网、光吸收盒以及光谱仪(图未示)，所述种子呼吸腔体1位于光吸收盒3上方，且所述种子呼吸腔体1和所述光吸收盒3之间通过所述过滤网2相隔离；

所述光吸收盒3为方形，内部设置有反射镜片组31，且光吸收盒侧壁上开设有一入射孔32和一出射孔33；所述光谱仪的发射端与入射孔32相连接，所述光谱仪的接收端与出射孔33相连接；

光从入射孔32进入，在所述反射镜片组31内的折射数次后，从出射孔33射出。

所述反射镜片31组包括二个大凹面镜片311、四个小凹面镜片312以及二个平面反射镜313，二个所述大凹面镜片311分别设置在所述光吸收盒3相邻的侧壁上；四个所述小凹面镜片312两个为一组设置在所述光吸收盒3另外两个侧壁上，且分别与二个所述大凹面镜片311相对设置；二个所述平面反射镜313相邻设置在二个所述大凹面镜片311同侧的所述光吸收盒3侧壁上；所述二个大凹面镜片311、四个小凹面镜片312的曲率中心以及二个平面反射镜313的中心在同一水平面上。

光在所述反射镜片组31内的折射次数不小于40次，总光程大于3.6米。

所述二个大凹面镜片311、四个小凹面镜片312的曲率半径为90mm。

所述入射孔32和出射孔33的孔径不大于10mm；所述过滤网2上的开孔孔径不大于0.1mm。

所述种子呼吸腔体1上端设置有盖板11。

所述光谱仪的发射端通过密封圈与入射孔32相连接，所述光谱仪的接收端通过密封圈与出射孔33相连接。

二个所述平面反射镜313的精度为2～3光圈，镜表面光洁度达到2级以上。

本发明还涉及上述一种可批量检测种子活力的检测仪的检测方法，所述方法步骤如下：

将待检测的种子置于种子呼吸腔体1内的过滤网2上，用盖板11盖好，静置使种子得到充分的呼吸，待检测种子呼吸产出的二氧化碳气体直接下沉至光吸收盒3的腔体内；

将光谱仪的发射端和接收端分别接在检测仪的入射孔32和出射孔33，启动光谱仪；光谱仪的发射端发射出一条光线，通过入射孔32射到光吸收盒3的反射镜片组31上，并在所述反射镜片组31内的折射数次后，从出射孔33射出，由光谱仪的接收端接受，并最终转换成二氧化碳的浓度值；

根据获得的二氧化碳的浓度值与种子标准成活率值进行比较，判断此批种子活力。

所述待检测的种子为预处理过的种子，所述预处理方法如下：把选好的种子用25％施保克(咪酰胺)一袋(10毫克)兑水50公斤，浸种40公斤，水温保持在11～12℃，浸种消毒6～7天后进行试验。

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例

检测仪结构：

检测仪的外部整体尺寸为长宽高95*95*90mm，光吸收盒3内腔的尺寸为长宽高92*92*60mm，光吸收盒3内腔的反射镜片组31包括二个大凹面镜片311、四个小凹面镜片312以及二个平面反射镜313，所有镜片的材料选用K9玻璃，最小厚度不大于2mm，其凹面和反射面需镀一层铝膜。大凹面镜片311长50mm、宽30mm，小凹面镜片312长20mm、宽30mm，同一侧壁上的小凹面镜片312之间间隔距离20mm。其中一大凹面镜片311与入射孔32安装在同一侧面，另一大凹面镜片311与出射孔33安装在同一侧面。二个大凹面镜片311、四个小凹面镜片312的曲率半径为90mm，其曲率中心及平面反射镜313的中心面在同一水平面上，大凹面镜片311和相对侧的小凹面镜片312在水平方向相距90mm。两片平面反射镜313长3mm、宽10mm，分别安装在二个大凹面镜片311相近端的两侧，平面反射镜313的精度要求达到2～3光圈，镜表面需达到2级光洁度。光线在反射镜片组31内的折射次数≥40次，总光程可达到3.6米。上部种子呼吸腔体1的内腔体积约为0.0002立方米。

如图2-3所示，光吸收盒3包括左侧面34、右侧面35、前侧面36、后侧面37以及底面38；二所述大凹面镜片311包括第一大凹面镜片3111、第二大凹面镜片3112；四个小凹面镜片312包括第一小凹面镜片3121、第二小凹面镜片3122、第三小凹面镜片3123以及第四小凹面镜片3124；二个平面反射镜313包括第一平面反射镜3131、第二平面反射镜3132。

所有凹球面镜的位置关系可根据实际情况调整，以第一大凹面镜片3111和与其相对设置的第一小凹面镜片3121、第二小凹面镜片3122的组合为例，应满足入射光射入时，可在该镜片组合中反射次数达到不小于20次，其第一大凹面镜片3111上应有9个光斑，并可以由第二小凹面镜片3122将光线反射至对应的第一平面反射镜3131。以第二大凹面镜片3112和与其相对设置的第三小凹面镜片3123、第四小凹面镜片3124的组合为例，应满足由第二平面反射镜3132反射出的光线射入时，可在该镜片组合中反射次数达到不小于20次，其第二大凹面镜片3112上应有9个光斑，并可以由第四小凹面镜片3124将光线反射到出射孔33。

具体的，第一大凹面镜片3111与入射孔32位于同一左侧面，其凹面朝里，第一大凹面镜片3111距离吸收盒3底面38为30±2mm，距离后侧面37为

42.5±2mm，距离前侧面36为42.5±2mm，整体位于左侧面34的居中位置。入射孔32在第一大凹面镜片3111的左侧(即靠近后侧面37的位置)，入射孔32距第一大凹面镜片3111光轴为40mm，入射孔32孔径不大于10mm，应使入射孔32与第一大凹面镜片3111曲率中心位于同一水平面上。

第二大凹面镜片3112与出射孔33位于同一前侧面36，其凹面朝里，第二大凹面镜片3112距离腔体底面38为30±2mm，距离左侧面34为42.5±2mm，距离右侧面35为42.5±2mm，整体位于前侧面36的居中位置。出射孔33在第二大凹面镜片3112的右侧(即靠近右侧面35的位置)，出射孔33距第二大凹面镜片3112光轴为40mm，出射孔33孔径不大于10mm，应使出射孔33与第二大凹面镜片3112曲率中心位于同一水平面上。

第一小凹面镜片3121、第二小凹面镜片3122放在右侧面35，之间间隔距离20mm，且与第一大凹面镜片3111凹面相对放置。第一小凹面镜片3121、第二小凹面镜片3122距离底面38为30±2mm，第一小凹面镜片3121靠近后侧面37，距离后侧面37为37±2mm，第二小凹面镜片3122靠近前侧面36，距离前侧面36为37±2mm。(第三小凹面镜片3123以及第四小凹面镜片3124与上述设置相似)

第一平面反射镜3131、第二平面反射镜3132与侧面的距离及角度可根据实际情况调整，应满足当光线反射至第一平面反射镜3131时，其可以反射至第二平面反射镜3132，并以同样的入射角度再反射至第三小凹面镜片3123。

具体的，第一平面反射镜3131、第二平面反射镜3132宽3mm、长10mm，且二者镀铝反射面相对放置，第一平面反射镜3131、第二平面反射镜3132距离腔体底面38均为30±2mm。平面反射镜的精度要求达到2～3光圈，镜表面需达到2级光洁度。

第一平面反射镜3131安装在第一大凹面镜片3111的右侧(即靠近前侧面36的位置)，第一平面反射镜3131与前侧面36的距离不大于15mm，与左侧面34的距离不大于5mm，第一平面反射镜3131和左侧面34不是平行关系，应存在一个夹角，即以左侧竖直面为基准面，第一平面反射镜3131竖直面应与其有一个顺时针的正夹角，其角度在10度至30度之间。第二平面反射镜3132安装在第一大凹面镜片3111的左侧(即靠近左侧面的位置)，第二平面反射镜3132与左侧面34的距离不大于15mm，与前侧面36的距离不大于5mm，第二平面反射镜31323和前侧面36不是平行关系，应存在一个夹角，即以前侧竖直面为基准面，第二平面反射镜3132竖直面应与其有一个顺时针的正夹角，其角度在10度至30度之间。

检测仪的检测方法过程如下：

称取50克水稻种子(灿优)含水率13.5％(±0.1)，温度室温30℃，将待检测的50克水稻种子铺满整个种子呼吸腔体1底部的过滤网2上，用盖板11盖好，静置12小时，使种子得到充分的呼吸且种子呼吸产出的二氧化碳气体直接下沉至光吸收盒3的腔体内；

将光谱仪的发射端和接收端分别接在预留的入射孔32和出射孔33，启动设备；光谱仪的发射端发射出一条光线，射到第一小凹面镜片3121，并反射到第一大凹面镜片3111的凹面上，然后光线被反射到第二小凹面镜片3122上，再由第二小凹面镜片3122反射回第一大凹面镜片3111上，并反射到第一小凹面镜片3121……以此类推，最终反射约19次，再由第二小凹面镜片3122反射到第一平面反射镜3131的反射镀铝涂层上，再反射到第二平面反射镜3132，以同样的入射角度反射至第三小凹面镜片3123，再以同样的形式在第二大凹面镜片3112、第三小凹面镜片3123、第四小凹面镜片3124的反射镜组合中反射19次，并最终由第四小凹面镜片3124将光线反射到出射孔33，由光谱仪的接收端接受到信号。整个光线反射的检测过程持续约1分钟，光谱仪就可以根据获取的辐射强度检测出吸收盒内二氧化碳的浓度为6ul，此浓度指标大于标准值5ul，判断此批种子为高活力种子。

本发明根据朗伯-比尔定律，光谱仪可探测到气体浓度值与吸收光程长度成反比，本发明通过检测光吸收盒内二氧化碳浓度反映种子的呼吸强度，从而判定种子的活力大小。即通过检测并换算得到的二氧化碳的浓度值与种子标准成活率值进行比较，比标准值高判定为高活力，与标准值相等为中等活力，比标准值低为低活力种子。种子的标准成活率值按照国家标准手工实验的方法得出，比如50克水稻种子(灿优)含水率13.5％(±0.1)，温度室温30℃，浓度标准值为5ul，大于5ul即高活力，等于为中等活力，小于为低活力。

本发明检测仪上半部分为种子呼吸腔1，用于容纳一定数量的待测种子，一般大于100颗种子，种子数量上限为能盖好盖板11即可，种子在呼吸腔1里面自主呼吸产生二氧化碳，二氧化碳自动沉入下半部分的光吸收盒3内；种子呼吸腔1和光吸收盒3中间由一片过滤网2分隔，过滤网2的网格孔径不大于0.1mm，防止种子内的杂质进入到下部的光吸收盒3内，对镜片造成污染；本发明检测仪体积小，其光吸收盒3内设置有反射镜片组31，利用光多次反射原理，在有限空间内实现了较长的吸收光程，既提高了检测精度，又具有便于携带和移动的优点，并且还可批量检测。另外，本发明的种子呼吸腔和检测腔体即光吸收盒为一体式，能够有效的避免二氧化碳逸损，提高准确度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种可批量检测种子活力的检测仪，其特征在于：所述检测仪结构包括种子呼吸腔体、过滤网、光吸收盒以及光谱仪，所述种子呼吸腔体位于光吸收盒上方，且所述种子呼吸腔体和所述光吸收盒之间通过所述过滤网相隔离；

所述光吸收盒为方形，内部设置有反射镜片组，且光吸收盒侧壁上开设有一入射孔和一出射孔；所述光谱仪的发射端与入射孔相连接，所述光谱仪的接收端与出射孔相连接；

光从入射孔进入，在所述反射镜片组内的折射数次后，从出射孔射出。

2.根据权利要求1所述的一种可批量检测种子活力的检测仪，其特征在于：所述反射镜片组包括二个大凹面镜片、四个小凹面镜片以及二个平面反射镜，二个所述大凹面镜片分别设置在所述光吸收盒相邻的侧壁上；四个所述小凹面镜片两个为一组设置在所述光吸收盒另外两个侧壁上，且分别与二个所述大凹面镜片相对设置；二个所述平面反射镜相邻设置在二个所述大凹面镜片同侧的所述光吸收盒侧壁上；所述二个大凹面镜片、四个小凹面镜片的曲率中心以及二个平面反射镜的中心在同一水平面上。

3.根据权利要求1或2所述的一种可批量检测种子活力的检测仪，其特征在于：光在所述反射镜片组内的折射次数不小于40次，总光程大于3.6米。

4.根据权利要求2所述的一种可批量检测种子活力的检测仪，其特征在于：所述二个大凹面镜片、四个小凹面镜片的曲率半径为90mm。

5.根据权利要求1或2所述的一种可批量检测种子活力的检测仪，其特征在于：所述入射孔和出射孔的孔径不大于10mm；所述过滤网上的开孔孔径不大于0.1mm。

6.根据权利要求1所述的一种可批量检测种子活力的检测仪，其特征在于：所述种子呼吸腔体上端设置有盖板。

7.根据权利要求1所述的一种可批量检测种子活力的检测仪，其特征在于：所述光谱仪的发射端通过密封圈与入射孔相连接，所述光谱仪的接收端通过密封圈与出射孔相连接。

8.根据权利要求2所述的一种可批量检测种子活力的检测仪，其特征在于：二个所述平面反射镜的精度为2～3光圈，镜表面光洁度达到2级以上。

9.一种根据权利要求1-2所述的可批量检测种子活力的检测仪的检测方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

将待检测的种子置于种子呼吸腔体内的过滤网上，用盖板盖好，静置使种子得到充分的呼吸，待检测种子呼吸产出的二氧化碳气体直接下沉至光吸收盒的腔体内；

将光谱仪的发射端和接收端分别接在检测仪的入射孔和出射孔，启动光谱仪；光谱仪的发射端发射出一条光线，通过入射孔射到光吸收盒的反射镜片组上，并在所述反射镜片组内的折射数次后，从出射孔射出，由光谱仪的接收端接受，并最终转换成二氧化碳的浓度值；

根据获得的二氧化碳的浓度值与种子标准成活率值进行比较，判断此批种子活力。

10.根据权利要求9所述的一种可批量检测种子活力的检测仪的检测方法，其特征在于：所述待检测的种子为预处理过的种子，所述预处理方法如下：把选好的种子用10毫克25％施保克兑水50公斤，浸种40公斤，水温保持在11～12℃，浸种消毒6～7天后进行检测。

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