CN203231966U - 一种植物叶绿素荧光检测装置 - Google Patents

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李海峰
王恒
刘旭
徐良
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Zhejiang University ZJU
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Abstract

本实用新型公开了一种植物叶绿素荧光检测装置，包括：导轨以及沿所述导轨移动的机架；设在机架顶部用于采集待测植物反射光信息的摄像机；安装在机架上用于向待测植物投射检测光的若干LED灯，在每个LED灯的出射光路上设有用于将出射光调整为矩形光柱的光路组件，且各LED灯对应的矩形光柱汇聚至同一区域。本实用新型通过多个LED灯将光斑重叠投射在同一区域来增加光照强度，以及在LED灯内增设透镜使均匀光照，从而使本实用新型可以对较大面积的绿化面积进行植物叶绿素荧光检测，且本实用新型结构简单，便于安装和移动。

Description

一种植物叶绿素荧光检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种检测装置，特别涉及一种植物叶绿素荧光检测装置。
背景技术
光合作用是地球上最重要的化学反应之一，它利用太阳光能裂解水释放出了地球上绝大多数所需要的氧气，同时固定大气中的二氧化碳为葡萄糖为新陈代谢提供能量。在光合作用的光反应过程，将所吸收的光能进行传递。转换为电能的过程中，有一部分光能损耗以较长波长的荧光方式释放。自然条件下，叶绿素荧光和光合作用有着十分密切的关系，很多光合作用过程的变化都可通过叶绿素荧光反映出来，由于其测量快速、可靠、灵敏、对样品无损伤等特点，使其得以迅速发展。
植物叶绿素荧光常用的测量方法为调制式测量荧光方法，该方法是利用光子密度较小的调制测量光照射植物的叶片，探测其激发的荧光。用强光强的饱和光脉冲测量荧光的变化情况，确定叶绿素的荧光参数。随着CCD摄像技术的发展，使荧光成像测量成为可能。
目前，现有的叶绿素荧光测试仪一般采用的光源都为发散性光源，且通过多个灯源的光斑拼接来增大照射面积，公开号为CN103018221A的专利文献公开了了一种均匀光照的植物叶绿素荧光检测装置，包括用于向待测样品发射检测光的光源、用于采集来自待测样品光线的摄像机、布置在所述摄像机和待测样品之间的滤光片，还设有将来自光源的检测光反射至待测样品的反光镜。该发明可提供测量光、饱和脉冲光以及光化光三种光源，光源发出的光被反光镜反射，在装置内部形成均匀照明的空间，从而可对植株不同高度的叶片进行照明成像。
以上专利文献中通过增设封闭式的反光镜使来自光源的检测光反射至待测样品，光源发出的光被反光镜反射，在装置内部形成均匀照明的空间，此方法不仅使仪器设备体积庞大，结构复杂，且不便于移动，无法完成大面积绿色植物的测试。
实用新型内容
本实用新型提供了一种植物叶绿素荧光检测装置，解决现有技术通过增设封闭式的反光镜来使发散光线变均匀，此方法不仅使仪器设备体积庞大，结构复杂，且不便于移动，无法完成大面积绿色植物的测试的问题。
一种植物叶绿素荧光检测装置，包括：
导轨；
沿所述导轨移动的机架；
设在机架顶部用于采集待测植物反射光信息的摄像机；
安装在机架上用于向待测植物投射检测光的若干LED灯，在每个LED灯的出射光路上设有用于将出射光调整为矩形光柱的光路组件，且各LED灯对应的矩形光柱投射至同一汇聚区。
所述的机架可沿着导轨水平移动，使所述的植物叶绿素荧光检测装置可对大面积的绿色植物进行植物叶绿素荧光检测。同时，通过多个LED灯对应的矩形光柱汇聚至同一区域来增强光源的光照强度，增大照射范围的同时光照强度也得到保证。
优选的，所述汇聚区的大小与摄像机探测的面积相适应。使被激发的叶绿素荧光可被摄像机完全接收，提高了装置的能量利用率。
为了使机架在水平面上移动平稳，所述导轨为平行布置的两条。所述导轨为滑轨，且机架上设有与所述滑轨配合滑轮。
所述光路组件包括沿光路依次布置的导光筒和透镜，所述导光筒为由四块反射镜围成的矩形筒。使光线可在导光筒内不断反射最终出射为均匀矩形光斑，所述透镜为多块，通过所述透镜可均匀放大从导光筒7射出光线的照射范围。
优选的，矩形筒的轴线与对应的LED灯光轴重合。
优选的，所述LED灯为由多个蓝色LED封装成的平面光源。
为了更好的给LED灯降温，提高设备的稳定性，延长使用寿命，每个LED灯均配置有散热器。
为了使光源发出足够前度的光线，优选的，所有LED灯围绕摄像机布置至少一圈。
进一步优选的，同属一圈的LED灯在周向上均匀布置。便于计算和调整LED灯照射光线的角度。
优选的，所述摄像机的入射光路上设有滤光片。所述滤光片可对不同光谱段的光进行过滤，从而实现不同光谱段的成像。
本实用新型采用的植物叶绿素荧光的测量方法为调制式测量荧光方法，该方法是利用光子密度较小的调制测量光照射植物的叶片，探测其激发的荧光，用强光强的饱和光脉冲测量荧光的变化情况，确定叶绿素的荧光参数。需要输出多种类型光束。
为了简化结构，提高本实用新型装置的性能，还设有用于使所述LED灯选择性提供测量光、饱和脉冲光和光化光的驱动电路。
使用时，先移动机架到需要测试的绿色植物种植区域，所述驱动电路控制LED灯发出光子密度较小的调制测量光照射植物的叶片，通过设在LED灯中的摄像机探测其激发的荧光。然后通过驱动电路控制LED灯发出均匀光照的饱和光脉冲，且通过多个LED灯的光线叠加，增强饱和光脉冲的光线强度来测量荧光的变化情况，从而确定叶绿素的荧光参数。光信号处理部分可以采用现有算法获得对应的荧光参数
本实用新型的有益效果：
本实用新型的植物叶绿素荧光检测装置，通过多个LED灯将光斑重叠投射在同一区域来增加光照强度，以及增设与机架配合的导轨，从而使本实用新型可以对较大面积的绿化面积进行植物叶绿素荧光检测，且本实用新型结构简单，便于安装和移动。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为LED灯以及光路组件部分的轴向剖视图。
图3为各LED灯的分布示意图。
图4为各LED灯另一视角的分布示意。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括：导轨5以及沿导轨5水平移动的机架4，其中，导轨5为两条相互平行的滑轨，机架4底端设有与滑轨相配合的滑轮；
设在机架4顶部用于采集待测植物反射光信息的摄像机2；
安装在机架4上用于向待测植物投射检测光由16个LED灯9组成的光源1。
如图2所示，LED灯9的出射光路上设有用于将出射光调整为均匀的矩形光柱的依次布置的导光筒7和透镜8，为了帮助LED灯9更好的降温，在LED灯9上还设有散热器6。
其中，导光筒7为由四块反射镜围成的矩形筒，使光线可在导光筒7内不断反射，最终射出均匀矩形光斑，且矩形筒7的轴线与对应的LED灯9的灯光轴重合。透镜8可以为多块，本实施例中，透镜由两块球面镜和一块非球面镜组成，均匀放大从导光筒7射出光线的照射范围。LED灯9为由多个蓝色LED封装成的平面光源。
以上结构的LED灯，使射出的LED灯的光线在一定距离范围形成均匀照明的矩形光斑。
如3和图4所示，16个LED灯围绕摄像机2布置成内外两圈，内圈8个，外圈8个，同属一圈的LED灯在周向上均匀布置。其中，内圈和外圈的LED灯相互间隔布置，有利于节省空间。同时，所有LED灯向摄像机2的轴线倾斜，使各LED灯对应的矩形光柱投射至同一汇聚区，且汇聚区的大小与摄像机2可探测的面积大小相等，从而有效提高了装置的能量利用率。
摄像机2的入射光路上还设有滤光片3，滤光片3可对不同光谱段的光进行过滤，从而实现不同光谱段的成像。
本实施例采用的植物叶绿素荧光的测量方法为调制式测量荧光方法，该方法是利用光子密度较小的调制测量光照射植物的叶片，探测其激发的荧光，用强光强的饱和光脉冲测量荧光的变化情况，确定叶绿素的荧光参数。需要输出多种类型光束。
为了提高本实用新型装置的自动化程度，还可以设有用于使所述LED灯选择性提供测量光、饱和脉冲光和光化光的驱动电路（图中未画出）。
使用时，先移动机架4到需要测试的绿色植物种植区域，所述驱动电路控制LED灯9发出光子密度较小的调制测量光照射植物的叶片，通过设在LED灯9中的摄像机探测其激发的荧光。然后通过驱动电路控制LED灯9发出均匀光照的饱和光脉冲，且通过多个LED灯9的光线叠加，增强饱和光脉冲的光线强度来测量荧光的变化情况，从而确定叶绿素的荧光参数。
本实施例的植物叶绿素荧光检测装置，通过16个LED灯9将光斑重叠投射在同一区域来增加光照强度，以及增设与机架4配合的导轨5，从而使本实施例可以对较大面积的绿化面积进行植物叶绿素荧光检测，且本实用新型结构简单，便于安装和移动。

Claims (10)

1.一种植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，包括：
导轨；
沿所述导轨移动的机架；
设在机架顶部用于采集待测植物反射光信息的摄像机；
安装在机架上用于向待测植物投射检测光的若干LED灯，在每个LED灯的出射光路上设有用于将出射光调整为矩形光柱的光路组件，且各LED灯对应的矩形光柱投射至同一汇聚区。
2.根据权利要求1所述的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，所述汇聚区的大小与摄像机探测的面积相适应。
3.如权利要求1所述的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，所述导轨为平行布置的两条。
4.如权利要求1所述的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，所述光路组件包括沿光路依次布置的导光筒和透镜，所述导光筒为由四块反射镜围成的矩形筒。
5.如权利要求4所述的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，矩形筒的轴线与对应的LED灯光轴重合。
6.如权利要求1所述的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，所述LED灯为由多个蓝色LED封装成的平面光源。
7.如权利要求1所述的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，所有LED灯围绕摄像机布置至少一圈。
8.如权利要求7所述的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，同属一圈的LED灯在周向上均匀布置。
9.如权利要求1所述的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，所述摄像机的入射光路上设有滤光片。
10.如权利要求1所述的植物叶绿素荧光检测装置，其特征在于，还设有用于使所述LED灯选择性提供测量光、饱和脉冲光和光化光的驱动电路。
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