CN200965518Y

CN200965518Y - 叶绿素测量仪

Info

Publication number: CN200965518Y
Application number: CN 200620135939
Authority: CN
Inventors: 贺正权; 李宝奇; 赵燕; 来林芳; 李勇军
Original assignee: Femto Technology Xian Co Ltd
Current assignee: Femto Technology Xian Co Ltd
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2016-10-12

Abstract

一种叶绿素测量仪，包括单片计算机系统、开关电路、发射电路、接收电路，放大电路、输入电路、显示电路、执行电路。本实用新型采用两个不同波长的光源分别照射植物叶片表面，比较叶片表面透射光的光密度差异测量出叶绿素的相对含量，而叶绿素含量与作物叶片含氮量紧密相关，通过检测作物叶片叶绿素含量可确定作物的氮营养状态。本实用新型具有设计合理、结构简单、体积小、重量轻、携带方便、测试数据准确等优点，可用于测试植物叶片叶绿素来确定植物的含氮量。

Description

叶绿素测量仪

技术领域

本实用新型属于光电子测量技术领域，具体涉及到通过测量植物叶片叶绿素的含量确定作物的含氮量。

背景技术

在不同氮肥施用水平下，小麦冠层的高光谱响应在几个生育期内变化，与小麦产量之间的关系。采用微分技术处理小麦冠层反射光谱，能提高其区分小麦氮素营养水平的灵敏性；利用F-检验及方差分析与相关分析，研究小麦氮素处理水平、冠层反射光谱及其衍生信息(光谱反射率的一阶微分数据、归一化植被指数)、小麦产量三者之间的相关关系，确定最佳施肥期和最佳施肥量，在保证产量的前提下，使用肥量节省10％。

我国是一个农业大国，氮肥用量，位居世界前列。但是，氮肥施用不科学，使得我国氮肥的利用率仅有30％左右。氮肥一般只能通过合成的方法，合成过程中需要利用空气，液化石油气和液化天然气等，所以，不合理使用氮肥，不仅造成资源浪费，农业生产成本增加，而且还会造成环境污染。

全国每年化肥用量达15～20亿吨，其中氮肥用量达到5000万吨，按2005年平均价，1500元/吨，每年全国氮肥购买量达到750亿元。采用光谱技术，对农作物含氮量进行监测，实现科学施肥，可使氮肥利用率得到提高。如果能够将氮肥利用率提高5％，则每年仅此一项就可以节约30多亿元，其经济效益巨大。

氮肥是全世界施用量最大的一类化学肥料，也是推荐施肥中最难于准确定量的一种肥料。究其原因，主要是由于缺乏能够准确、迅速、经济地判断作物氮营养状况及确定氮肥需要量的测试方法。长期以来，以实验室常规测试为基础的传统测试手段为取样、测定、数据分析等，需耗费大量的人力、物力，且时效性差，不利于推广应用。因此，无损测试技术近年来在作物氮营养诊断及氮肥推荐中得到了广泛的关注，被认为极有发展前途的作物营养诊断技术，国外如美国、日本等国在研究和实际应用中都已取得了很大的进展。

叶绿素含量与作物叶片含氮量紧密相关，通过测试植物叶片中叶绿素的含量，可分析出植物的含氮量，目前还没有发现植物叶绿素检测仪器。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述检测植物含氮量方法的缺点，提供一种设计合理、结构简单、体积小、重量轻、携带方便、测试数据准确的叶绿素测量仪。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：它包括对整机进行控制的单片计算机系统；包括开关电路，该电路的输入端接单片计算机系统；包括发射电路，该电路的输入端接开关电路；包括接收电路，该电路的输入端通过光路到发射电路；包括放大电路，该电路的输入端接接收电路，输出端接单片计算机系统；包括输入电路，该电路的输出端接单片计算机系统；包括显示电路，该电路的输入端接单片计算机系统；还包括执行电路，该电路的输入端接单片计算机系统。

本实用新型采用两个不同波长的光源分别照射植物叶片表面，比较叶片表面透射光的光密度差异测量出叶绿素的相对含量，而叶绿素含量与作物叶片含氮量紧密相关，通过检测作物叶片叶绿素含量可确定作物的氮营养状态。本实用新型具有设计合理、结构简单、体积小、重量轻、携带方便、测试数据准确等优点，可用于测试植物叶片叶绿素来确定植物的含氮量。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理方框图。

图2是本实用新型一个实施例的电子线路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

图1是本实用新型的电气原理方框图，参见图1。在图1中，本实用新型是由开关电路、发射电路、接收电路、放大电路、输入电路、单片计算机系统、显示电路、执行电路连接构成。开关电路的输出端接发射电路，发射电路通过光路到接收电路，接收电路的输出端接放大电路，接收电路和输入电路的输出端接单片计算机系统，操作者的指令信号经输入电路送到单片计算机系统，由单片计算机系统按照操作者的指令进行运算。单片计算机系统的输出端接显示电路和执行电路。单片计算机系统发出控制信号给开关电路，由开关电路控制发射电路发射或停止发射，接收电路接收到发射电路发射的信号输出到放大电路，放大电路对输入的信号经放大后输出到单片计算机系统，单片计算机系统按事先设定的程序对输入的信号进行计算，机算所得到的正常结果输出到显示电路显示出，单片计算机系统将计算的异常结果输出到执行电路，以蜂鸣声给操作者提示。

在图2中，本实施例的开关电路由集成电路U3、R5连接构成，集成电路U3是电子开关型号为ADG711BR。集成电路U3的6脚和11脚接发射电路、14脚通过R5接执行电路、2脚和3脚接接收电路和防大电路、7脚和10脚以及15脚接3.3V电源正极、13脚接3.3V电源正极、5脚接地，集成电路U3的1脚、8脚、9脚、16脚接单片计算机系统。

本实施例的发射电路由三极管T1、三极管T2、二极管D2～二极管D5、R6～R11连接构成。三极管T2的基极和二极管D3的负极通过R6以及二极管D2的正极接集成电路U3的6脚，三极管T2的集电极接二极管D2的负极、发射极通过R7接集成电路U3的6脚并通过R8接地，二极管D3的正极接地。三极管T1的基极和二极管D5的负极通过R9以及二极管D4的正极接集成电路U3的11脚，三极管T1的集电极接二极管D4的负极、发射极通过R10接集成电路U3的11脚并通过R11接地，二极管D5的正极接地。发射电路用于产生光。

本实施例的接收电路由光电探测器D1构成。光电探测器D1的一端接集成电路U3的2脚和放大电路、另一端接地。检测植物的叶绿素时，将植物的叶片放在本实用新型的发射电路的前侧，由发射电路发射的光照射到植物的叶片上，叶片内叶绿素的含量不同，透光率不相同，光电探测器D1将所接收到透过植物叶片上的光信号转换成电信号输出到放大电路。

本实施例的放大电路由集成电路U1、R1～R3、C1、C2、电位器W1、电位器W2连接构成，集成电路U1的型号为LMV751。集成电路U1的反相输入端4脚接光电探测器D1的一端和电位器W1的一端以及C1的一端、同相输入端3脚通过R3接地、输出端1脚接C1的另一端和单片计算机系统、5脚和C2的一端接3.3V电源正极、2脚接地，电位器W1的另一端通过R1接集成电路U1的输出端1脚，电位器W2的一端接集成电路U3的3脚、另一端通过R2接集成电路U1的输出端1脚，C2的另一端接地。

本实施例的单片计算机系统由集成电路U2、二极管D6、二极管D7、R4、R12、C3～C12、晶体振荡器Y1、插座J1连接构成，集成电路U2是单片计算机、型号为MSP430F149。集成电路U2的4脚接集成电路U1的输出端1脚、13脚接集成电路U3的1脚、14脚接集成电路U3的8脚、15脚接集成电路U3的9脚、16脚接集成电路U3的16脚、1脚接C8和C9的一端以及3.3V电源正极、7脚接C3和C4的一端、9脚接插座J1的1脚、10脚接二极管D6的负极和C5的一端并通过R4接3.3V电源正极、11脚接二极管D6的正极和C3的另一端以及地、64脚接C6和C7的一端以及3.3V电源正极、63脚接C8和C9的另一端以及地、62接C6和C7的另一端以及地、58脚～56脚分别接插座J1的3脚～5脚、54脚接插座J1的7脚、55脚接插座J1的8脚、53脚和52脚接由晶体振荡器Y1和C11以及C12连接的振荡电路、46脚～48脚接显示电路、20脚～23脚接输入电路，C3～C4的另一端接地，二极管D7的正极和R12的一端以及C10的一端接集成电路U2的58脚，二极管D7的负极和R12的另一端接3.3V电源正极，C10的另一端接地，插座J1用于校正以及检验本实用新型时将与外接计算机相连接。

本实施例的输入电路由按键S1～按键S4、R13～R20连接构成。按键S1～按键S4的一端分别通过R13～R16接集成电路U2的23～20脚、另一端接地，R17～R20的一端分别接按键S1～按键S4的一端、另一端接3.3V电源正极。

本实施例的显示电路由集成电路U4构成，集成电路U4是液晶显示器、型号为SD301T。集成电路U4的1脚～3脚分别接集成电路U2的48脚～46脚、4脚接地、5脚接3.3V电源正极。

本实施例的执行电路由蜂鸣器F1构成。蜂鸣器F1的一端通过R5接集成电路U3的14脚、另一端接地。

本实用新型的工作原理如下：

用本实用新型检测植物的叶绿素含量时，将植物的叶片放在本实用新型的发射电路的前侧，由发射电路发射的光照射到植物的叶片上，叶片内叶绿素的含量不同，透光率不相同，光电探测器D1将所接收到透过植物叶片上的光信号转换成电信号从放大电路的集成电路U1的反相输入端4脚输入，经集成电路U1对输入的电信号进行放大后从集成电路U2的模拟输入端4脚将信号输送入集成电路U2进行数据处理，计算结果从集成电路U2的46、47、48脚输出到集成电路U4，集成电路U4显示出植物叶片中叶绿素的含量。集成电路U2将判断由电池电量不足等异常情况发生时输出异常信号到蜂鸣器F1，蜂鸣器F1发出报警信号声给操作者提示。集成电路U2的13、14、15、16脚分别控制集成电路U3的脚的高低电平，集成电路U3的2、3脚通过电位器W1和W2对集成电路U1的放大倍数进行控制，集成电路U3的6脚和11脚接发射电路的电源端，对发射电路的工作与关闭进行控制。操作者的指令信号通过按键S1～按键S4由集成电路U2的20、21、22、23脚输入到集成电路U2。

Claims

1、一种叶绿素测量仪，其特征在于它包括：

对整机进行控制的单片计算机系统；

开关电路，该电路的输入端接单片计算机系统；

发射电路，该电路的输入端接开关电路；

接收电路，该电路的输入端通过光路到发射电路；

放大电路，该电路的输入端接接收电路，输出端接单片计算机系统；

输入电路，该电路的输出端接单片计算机系统；

显示电路，该电路的输入端接单片计算机系统；

执行电路，该电路的输入端接单片计算机系统。