CN204389379U - 一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及农业植保信息技术领域，特别涉及一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置，包括：测量探头，光谱信号处理装置以及高度调节器；其中，测量探头，由激光器、光谱接收器和叶片搭载器构成；激光器和叶片搭载器之间设有用于夹合的卡接件；叶片搭载器用于放置和固定待测作物整个叶片；激光器的出射光线照射待测作物整个叶片表面，光谱接收器检测待测作物整个叶片的光谱信号，并将所述光谱信号发送到光谱信号处理装置。高度调节器，设置在光谱信号处理装置上，搭载测量探头，测量探头随着高度调节器的伸长或缩短进行位置移动。本实用新型能方便、准确测定作物病害整个叶片叶绿素相对含量，有利于病害快速防治措施制定和指导农业生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业植保信息技术领域，特别涉及一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置。
背景技术
在作物生长发育过程中，因氮肥缺失会致使叶片逐渐由绿变黄，这是一个渐变的过程。目前SPAD-502叶绿素仪和植物氮平衡指数测量仪(DUALEX SCIENTIFIC)是当前世界使用范围最广的植物叶片叶绿素相对含量测定仪。其中，SPAD-502叶绿素仪通过测量叶片在两种波长(650nm和940nm)光学浓度差来确定叶片当前叶绿素的相对数量；DUALEX通过5个LED光源(1紫外光、1绿光、1红光、2近红外)测定叶片的叶绿素指数和氮平衡指数，能较准确地测定该变化规律。两种仪器主要用于诊断作物是否缺失氮肥，进而进行施肥指导。
感染病害的叶片，除了叶片表面存在大量的病斑，部分叶片变黄干枯，导致使用已有便携式测定仪器测定结果变化较大。例如，情况一：当叶片病斑和干枯部分占病害叶片的大部分，已无叶绿素值；而剩余部分仍较绿，该叶(绿叶部分)测定时叶绿素值明显高于真实值。情况二：叶片出现部分病斑，病斑与绿色部分交替存在，该叶(整体)叶绿素测定值低于真实值。使用现有叶绿素相对含量测定仪，给予的数值常与真实情况不符。
在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
病害与养分缺失虽都属于胁迫范畴，都使用和植物光合作用关系密切的叶绿素测定作为关注因子，但因二者引起的表现特征不一样，且目前开发的仪器都针对氮素缺失而设计，对病害引起的叶绿素测定 未重点关注，导致在实际生产指导中，测定精度降低。
已有便携仪器在野外数据测定时，采集的是一个个单独的点数据，在氮肥缺失时，一个叶片多次测量后的均值能较好的反映结果。但病害叶片病斑分布存在多样性，这由病害不同所致。例如，小麦条锈病是条状的病斑，叶锈病是点状的病斑；小麦白粉病由早期的小斑点到后期连片的大斑点。同时，病斑存在病害附着物，接触式测定时，有些部分被人为碰掉，有些部分仍附着在叶表面，这些都会对测定结果有影响；且附着物对接触式仪器来说，是影响光学传感器精度的污染物。再次，人为因素(不同操作人员会选择不同的测定点)是影响测量精度的重要因素之一，尤其在病害叶片测定时，病斑位置和绿色部分的不同选择会有截然不同的测试结果，远不如整叶均值测量准确。
综上，针对作物病害叶片的特殊性，设计专门的病害叶片叶绿素含量测定装置具有重要意义。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型提供了一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置，针对作物病害叶片的特殊性，方便准确的测定出作物整体病害叶片叶绿素相对含量结果，服务于病害防治和指导农业生产。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置，包括：测量探头，光谱信号处理装置以及高度调节器；
测量探头，包括激光器、光谱接收器和叶片搭载器，所述激光器和叶片搭载器之间设有用于夹合的卡接件，所述叶片搭载器用于放置和固定待测作物整个叶片，所述激光器的出射光线照射所述待测作物整个叶片表面，所述光谱接收器检测所述待测作物整个叶片的光谱信 号，并将所述光谱信号发送到光谱信号处理装置；
高度调节器，设置在光谱信号处理装置上，用于搭载测量探头；所述测量探头随着所述高度调节器的伸长或缩短进行位置移动。
优选地，所述叶片搭载器包括搭载板以及固定在搭载板一端的固定夹紧件和可在所述搭载板上滑动的活动夹紧件，所述搭载板用于放置待测作物整个叶片，所述固定夹紧件用于固定叶片的叶基，所述活动夹紧件用于根据叶片的大小对叶片的叶尖进行固定。
优选地，所述活动夹紧件上设有控制柄，用于带动所述活动夹紧件随所述控制柄的移动进行位置移动。
优选地，所述叶片搭载器还包括设置在所述叶片搭载器上的图像传感器，所述图像传感器用于获取光谱接收器检测到的所述待测作物整个叶片的光谱信号。
优选地，所述光谱信号处理装置内还设有GPS模块，所述GPS模块用于对当前测试地点进行实时定位。
优选地，所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为装置中的其他模块供电。
(三)有益效果
本实用新型提供的一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置，针对病害叶片的病害特征，采用面测量代替点测量，降低因点测量引起的测量精度低的问题；减少因操作人员测定点选取不同而造成的测定误差，具有便携性、非接触性、非破坏性的操作优势，提高病害防控效率，最大化服务于病害防治和指导农业生产。
附图说明
图1是本实用新型实施例提出的一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中提出的测量探头的结构示意图；以及
图3是本实用新型实施例中提出的叶片搭载器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型提供的一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置，具有便携性、非接触性、非破坏性、最大化降低人为影响测定结果的优势，给出病害叶片叶绿素相对含量结果，服务于病害防治和指导农业生产。
图1是本实用新型实施例提出的一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置的结构示意图；参照图1，本实用新型实施例提出的作物病害叶片叶绿素含量测定装置，包括：测量探头10、高度调节器20以及光谱信号处理装置30；
测量探头10，如图2所示，进一步包括激光器101、光谱接收器102和叶片搭载器103，所述激光器和叶片搭载器之间设有用于夹合的卡接件104，所述叶片搭载器103用于放置和固定待测作物整个叶片，所述激光器101的出射光线照射所述待测作物整个叶片表面，所述光谱接收器102检测所述待测作物整个叶片的光谱信号，并将所述光谱信号发送到光谱信号处理装置30；
高度调节器20，设置在光谱信号处理装置30上，用于搭载测量探头10；所述测量探头10随着所述高度调节器20的伸长或缩短进行位置移动；
本实用新型实施例中光谱信号处理装置，采用现有的光谱处理装置，接收所述测量探头10采集的光谱信号，对所述光谱信号进行信号处理，获取所述待测作物整个叶片的叶绿素含量并显示测定结果。
其中，激光器101由LED灯激发光源组成，LED是650nm和940nm两个波段。LED激光器发射二种光，一种是红光(峰波长650nm)，一种是红外线(940nm)，二种光穿透叶片，打到光谱接收器 102上，光信号转换成模拟信号发送到光谱信号处理装置30，光谱信号处理装置30将模拟信号进行放大器放大，由模拟/数字转换器转换成数字信号，数字信号被微处理器利用，计算出作物病害叶片叶绿素含量并显示在光谱信号处理装置上。
进一步地，所述叶片搭载器103，如图3所示，进一步包括搭载板1031以及固定在搭载板一端的固定夹紧件1032和可在所述搭载板上滑动的活动夹紧件1033，所述搭载板为长条形，用于放置待测作物整个叶片，所述固定夹紧件用于固定叶片的叶基，所述活动夹紧件用于根据叶片的大小对叶片的叶尖进行固定。
更进一步地，所述活动夹紧件1033上还设有控制柄，所述控制柄固定在所述活动夹紧件1033上，用于控制所述活动夹紧件1033的位置。
本实用新型实施例中，待测作物整个叶片放在搭载板1031上，活动夹紧件1033夹住叶片的叶尖；固定夹紧件1032夹住叶片的叶基。其中1032是固定的，1033会随着叶片的长短左右移动，由固定在所述活动夹紧件1033上的控制柄，控制1033的位置移动。
激光器101和光谱接收器102接触部分是从固定夹紧件1032到活动夹紧件1033之间的部分，其余的部分不计算在光谱探测范围内。
进行作物病害叶片叶绿素含量测定时，待测作物整个叶片由固定夹紧件1032处进入并固定紧；活动夹紧件1033由控制柄移动固定叶片的叶尖部分；叶片固定好后，激光器101和光谱接收器102通过卡接件104盖合，启动测定功能后，记录测量结果。在每次测定前，在无叶片状态下，先进行一次仪器校正，从而避免因叶片大小不同，活动夹紧件1033来回移动产生的测量误差。
本实用新型实施例中采用叶片搭载器103放置待测作物整个叶片，进而实现对待测作物整叶的平均叶绿素相对含量的测定。
进一步地，所述叶片搭载器103还包括设置在所述叶片搭载器上 的图像传感器，所述图像传感器用于获取光谱接收器检测到的所述待测作物整个叶片的光谱信号。
进一步地，所述光谱信号处理装置30内还设有GPS模块，所述GPS模块用于对当前测试地点进行实时定位。
更进步地，所述光谱信号处理装置30内还设有显示模块，用于显示测定的数据，所述显示模块优选为液晶显示器，对此本实用新型不作具体限定。其中，显示模块和GPS模块用于显示测定的数据以及当前测试地点的实时定位信息。
本实用新型实施例，在光谱信号处理装置30内添加GPS模块和液晶显示模块，最后输出数据包括：整叶的相对叶绿素值、经纬度、病害程度划分结果、测试地点等信息。
进一步地，所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为装置中的其他模块供电。本实用新型实施例中的电源模块可以采用锂电池，将所述锂电池放置光谱信号处理装置30的背面，对此，本实用新型不做具体限定。
本实用新型提供的一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置，针对病害叶片的病害特征，采用面测量代替点测量，降低因点测量引起的测量精度低的问题；减少因操作人员测定点选取不同而造成的测定误差，具有便携性、非接触性、非破坏性的操作优势，提高病害防控效率，最大化服务于病害防治和指导农业生产。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置，其特征在于，包括：测量探头，光谱信号处理装置以及高度调节器；
测量探头，包括激光器、光谱接收器和叶片搭载器，所述激光器和叶片搭载器之间设有用于夹合的卡接件，所述叶片搭载器用于放置和固定待测作物整个叶片，所述激光器的出射光线照射所述待测作物整个叶片表面，所述光谱接收器检测所述待测作物整个叶片的光谱信号，并将所述光谱信号发送到光谱信号处理装置；
高度调节器，设置在光谱信号处理装置上，用于搭载测量探头；所述测量探头随着所述高度调节器的伸长或缩短进行位置移动。
2.如权利要求1所述的作物病害叶片叶绿素含量测定装置，其特征在于，所述叶片搭载器包括搭载板以及固定在搭载板一端的固定夹紧件和可在所述搭载板上滑动的活动夹紧件，所述搭载板用于放置待测作物整个叶片，所述固定夹紧件用于固定叶片的叶基，所述活动夹紧件用于根据叶片的大小对叶片的叶尖进行固定。
3.如权利要求2所述的作物病害叶片叶绿素含量测定装置，其特征在于，所述活动夹紧件上设有控制柄，用于带动所述活动夹紧件随所述控制柄的移动进行位置移动。
4.如权利要求1-3任一项所述的作物病害叶片叶绿素含量测定装置，其特征在于，所述叶片搭载器还包括设置在所述叶片搭载器上的图像传感器，所述图像传感器用于获取光谱接收器检测到的所述待测作物整个叶片的光谱信号。
5.如权利要求1-3任一项所述的作物病害叶片叶绿素含量测定装置，其特征在于，所述光谱信号处理装置内还设有GPS模块，所述GPS模块用于对当前测试地点进行实时定位。
6.如权利要求1-3任一项所述的作物病害叶片叶绿素含量测定装置，其特征在于，所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为 装置中的其他模块供电。
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Cited By (1)
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| CN104655574A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-05-27 | 安徽大学 | 一种作物病害叶片叶绿素含量测定装置 |
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2015
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