FR2918458A1 - Dispositif de mesure non destructive de l'hydratation d'un vegetal dans son environnement naturel - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif optoélectronique de terrain de mesure de la teneur en eau dans un végétal, ainsi qu'un appareil destiné à évaluer et à suivre en temps réel l'état d'hydratation des couverts végétaux. Elle permet une prise de mesure répétée à intervalle de temps sur un même matériel sans le détériorer ou le détruire.Le dispositif comprend une sonde optoélectronique associée à un boîtier de mesure, la sonde comportant :i) une première source de lumière émettant à une longueur d'onde correspondant à une bande de forte absorption de l'eau,ii) éventuellement une seconde source de lumière émettant à une longueur d'onde voisine de la première source et faiblement absorbée par l'eau, etiii) un photorécepteur dont la réponse spectrale correspond aux bandes d'émission de la ou des première et seconde sources de lumière,le dispositif comprenant des moyens de modulation de la puissance optique moyenne émise par la ou les sources de lumière selon une fréquence déterminée, de sorte qu'une composante alternative de la lumière émise par la ou les sources de lumière traverse l'élément végétal et est reçue par le photorécepteur.La sonde peut être portée par un organe mobile comportant deux mâchoires entre lesquelles l'échantillon est engagé sans contact compressif.

Description

DISPOSITIF DE MESURE OPTOELECTRONIQUE DE L'HYDRATATION D'UN VEGETAL DANS

SON ENVIRONNEMENT NATUREL

La présente invention appartient au domaine de l'évaluation et du suivi de l'état 5 d'hydratation des couverts végétaux, et plus particulièrement aux méthodes faisant appel à la mesure de l'état hydrique d'échantillons végétaux par les techniques optoélectroniques.

Elle a pour objet un dispositif optoélectronique de terrain permettant de mesurer la teneur 10 en eau dans un végétal sans le détériorer ou le détruire, ainsi qu'un appareil destiné à évaluer et à suivre en temps réel son statut hydrique. Elle a également pour objet un procédé mettant en oeuvre ledit dispositif et ledit appareil, notamment pour la surveillance en temps réel de l'état d'hydratation d'un couvert végétal étendu.

15 Le contenu en eau des couverts végétaux varie au cours du temps sous l'action combinée de mécanismes de régulation physiologique et de facteurs mésolo-giques. Ces variations exercent une influence directe et graduelle sur le niveau de production et la vulnérabilité des végétaux. La connaissance de la période d'occurrence, de l'intensité et de la durée des déficiences hydriques constitue donc une étape indispensable pour anticiper les 20 effets de périodes de sécheresse sur les cultures agricoles ou encore pour évaluer les risques d'incendie d'une zone forestière, d'un maquis ou d'une friche. La mesure du taux d'hydratation est un paramètre essentiel qui est pris en compte dans les méthodes prédictives, en vue de commander automatiquement des opérations d'irrigation avant que le déficit en eau ne devienne critique, ou pour le moins de signaler sous forme d'alerte par 25 exemple, ce déficit en eau. On mesure l'importance de ces prévisions quand on sait que la sécheresse est à la cause essentielle de nombreux feux de forêt et de pertes énormes de productions agricoles.

Différentes méthodes de détection et de suivi, directes ou indirectes, ont été utilisées. On 30 connaît les méthodes agro-météorologiques traditionnelles, basées sur l'extrapolation de mesures environnementales telles que la température, l'humidité de l'air et du sol, l'intensité du rayonnement, les précipitations ou le vent. Plus récemment, la télédétection s'est développée à des fins de cartographie et de surveillance agricole. Aujourd'hui, ces technologies offrent la possibilité d'étudier les territoires de manière rapide et fiable grâce 35 à l'association de l'imagerie satellitaire à l'informatique et aux systèmes d'information géographique. Cependant, elles donnent une appréciation globale pour la surface d'un territoire, mais ne fournissent pas les points critiques permettant de prendre en compte la nature des végétaux, les types de sols, les reliefs. Il est bien évident en outre que le déploiement de tels moyens ne se justifie économiquement qu'à une échelle importante, notamment pour répondre à des objectifs d'aménagement du territoire.

Des méthodes mieux adaptées à des mesures ponctuelles et ciblées sont aussi largement utilisées. On peut citer des techniques basées sur la mesure de conductivité des feuilles du végétal, comme dans US 5 334 942 ou FR 2 753 272. Par exemple, FR 2 753 272 décrit un capteur de présence d'un liquide sur une feuille à l'aide d'un détecteur comportant deux électrodes reliées à un circuit électronique. On connaît aussi d'après WO83/02326 un procédé utilisant la rétrodiffusion de la radiation infrarouge émise par une source à l'intérieur du matériau à examiner. Les publications CA 960 308 ou JP 5 313 898 décrivent quant à eux des appareils de mesure de l'humidité par absorption de micro- ondes.

Des méthodes photométriques sont aussi employées au laboratoire. Par exemple JP2005 308 733 décrit une méthode d'appréciation du stress hydrique consistant à calculer la réflectance spectrale à partir des différences d'intensité lumineuse, réfléchie et absorbée par une feuille et un panneau blanc. Des solutions basées sur l'absorption sélective de la teneur en eau dans le proche infrarouge ont été proposées. Toutefois, elles requièrent la mise en oeuvre de dispositifs dotés d'optiques de collimation et/ou de systèmes d'intégration relativement complexes pour obtenir un rapport signal sur bruit et une précision satisfaisants.

De manière générale, toutes ces méthodes présentent l'inconvénient d'être mal adaptées à la réalisation de mesures de terrain, du fait de la fragilité des équipements ou de la lourdeur de mise en oeuvre des mesures. La plupart impliquent la destruction du matériel végétal à chaque mesure, ce qui empêche un suivi sur un matériel homogène et sont en outre réalisées dans un environnement lumineux contrôlé qui ne peut pas être reproduit dans la nature.

Il est donc apparu comme un enjeu majeur pour assurer une gestion efficace et durable de la ressource agricole et forestière, de disposer d'un système de mesure in situ directe 35 et instantanée de l'hydratation du couvert végétal.

Le but de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé mettant en oeuvre ledit dispositif, pour la mesure directe, non destructive et instantanée du taux d'hydratation d'un végétal. L'invention a pour autre but de fournir un moyen de mesure in vivo et in situ, qui ne soit pas affecté par les conditions environnementales, en particulier par la lumière du soleil. Elle a aussi pour but de proposer une méthode de suivi permettant de contrôler en continu l'évolution du statut hydrique d'un couvert végétal. Un autre but de la présente invention est d'obtenir des informations en temps réel sur une ou plusieurs zones végétales déterminées pouvant être éloignées les unes des autres. Un autre objectif de l'invention est de disposer d'une méthode dans laquelle la prise de mesure est automatisée, ainsi que de préférence également le pilotage du dispositif et le traitement du résultat des mesures. Enfin, il est recherché un dispositif de petite taille, robuste, en particulier vis-à-vis de conditions climatiques défavorables voire hostiles, autonome en énergie et en traitement des données, et peu onéreux.

Ces objectifs sont réalisés grâce au dispositif objet de l'invention comprenant un capteur optique intégré qui, en utilisant les propriétés optiques des feuilles dans le moyen infrarouge, délivre une information quantitative instantanée et précise sur le niveau d'hydratation d'un échantillon foliaire. En effet la fraction de lumière transmise étant directement reliée à la fraction absorbée par l'eau contenue dans la feuille ù plus grande est la teneur en eau, plus grande est la fraction absorbée et réduite la fraction transmise ù la grandeur mesurée est ainsi significativement reliée au contenu en eau de la feuille. Cette information, collectée à partir d'un ou de plusieurs capteurs télécommandés implantés de manière judicieuse dans l'espace naturel, peut alimenter les modèles de comportement et de suivi des couverts végétaux soumis à une contrainte hydrique, en vue d'établir des prévisions rapides et opérationnelles. Un tel système permet en outre de prendre en compte les conditions physiques et météorologiques locales.

II apporte ainsi une réponse fonctionnelle aux principales contraintes techniques, opératoires et économiques identifiées. Son caractère novateur tient au procédé de mesure qui assure une indifférence aux conditions environnementales généralement pénalisantes, telles que l'éclairement ambiant ou la température, et qui permet une réalisation automatique de prises de mesures successives sans détérioration de l'échantillon. Il tient également au fait que le dispositif constitue un instrument de terrain performant, intégré, miniaturisé et portable, à faible coût relatif. L'ensemble de ces caractéristiques contribue à rendre possible des mesures successives sur un échantillon in situ, ouvrant ainsi la voie à un suivi performant dans l'espace et dans le temps, à partir d'un ou de plusieurs appareils installés en sites fixes et en réseau.

Par "élément végétal" ou "échantillon", on entend une partie d'une plante dont la teneur en eau est caractéristique du statut hydrique de la plante entière, et dont la faible épaisseur est adaptée à une mesure de transmittance optique. II s'agit généralement d'une feuille. La plante peut être une espèce cultivée lorsqu'on surveille une zone agricole, ou sauvage le plus souvent pour la prévention des incendies. L'élément ou échantillon a de préférence un caractère persistant, au moins pour la durée de la période de surveillance.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif de détermination du taux d'hydratation d'un élément végétal dans son environnement naturel, comprenant une sonde optoélectronique apte à effectuer une mesure du coefficient de transmission optique, associée à un boîtier de mesure, la sonde comportant : i) une première source de lumière émettant à une longueur d'onde correspondant à une bande de forte absorption de l'eau, ii) éventuellement une seconde source de lumière émettant à une longueur d'onde voisine de la première source et faiblement absorbée par l'eau, et iii) un photorécepteur dont la réponse spectrale correspond aux bandes d'émission de la ou des première et seconde sources de lumière, le dispositif comprenant des moyens de modulation de la puissance optique moyenne émise par la ou les sources de lumière selon une fréquence déterminée, de sorte qu'une composante alternative de la lumière émise par la ou les sources de lumière traverse 25 l'élément végétal et est reçue par le photorécepteur.

Le dispositif s'affranchit ainsi de l'importante composante moyenne du courant photoélectrique générée par la lumière ambiante. Or, l'éclairement moyen généré par le soleil, directement ou en lumière diffuse, et le rayonnement du type corps noir émis par le 30 sol et les matériaux chauds, génèrent une très forte composante moyenne du courant photoélectrique du photorécepteur, qui peut être 103 à 104 fois plus important que celui issu des sources. Selon l'invention, seule l'information utile contenue dans la composante alternative de la ou des lumières émises qui a traversé le végétal, est reçue par le photorécepteur et est amplifiée par la chaîne de mesure. 35 L'emploi d'une seconde source de lumière est facultative, mais améliore toutefois la mesure. En émettant à une longueur d'onde voisine de la première mais faiblement absorbée par l'eau, elle permet de disposer d'une valeur de la transmittance de l'élément végétal indépendante de sa teneur en eau, et par comparaison d'accéder à la contribution de la seule teneur en eau sur la transmittance.

Le boîtier de mesure est dédié à contenir les composants électroniques de traitement du signal, la sonde contenant quant à elle, outre les composants photoélectriques déjà mentionnés, des composants électroniques de détection. Cette répartition n'est toutefois pas rigide et certains composants peuvent être déportés, les circuits formant des modules fonctionnels et les modules eux-mêmes pouvant être conçus et agencés de différentes manières par l'homme de l'art, en fonction des spécifications retenues. De manière générale, l'architecture du capteur peut différer selon le mode opératoire, automatique ou manuel, mis en oeuvre, ou selon les fonctions intégrées. Les différents modes de réalisation en découlant constituent des variantes évidentes pour l'homme du métier, qui sont comprises dans le cadre de la présente invention.

La première source de lumière émet dans un intervalle spectral correspondant à une des bandes de forte absorption de l'eau. Une source dont le spectre est centré sur 1940 nm est avantageusement utilisée. Une source centrée vers 1450 nm peut également être employée, en particulier pour les végétaux à forte teneur en eau. La deuxième source utilisée facultativement comme moyen de calibration peut être centrée par exemple sur 1300 nm. La modulation de la puissance optique moyenne émise par la ou les sources de lumière est réalisée à une fréquence déterminée, fixe ou variable.

Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif selon l'invention comprend d'une part des moyens d'amplification de la composante alternative du signal photoélectrique, accordée sur la fréquence de modulation (ou sur une fréquence multiple) de la ou des sources de lumière, et d'autre part des moyens de détection synchrone dudit signal. On peut utiliser pour cela un filtre à bande étroite qui permet de réduire les signaux de bruit hors de la bande passante du signal utile, et également d'ajuster le déphasage de la chaîne de pré-amplification pour que le signal photoélectrique et le signal de référence soient en phase (ou en opposition de phase) à l'entrée du détecteur synchrone. La détection synchrone effectue le redressement du signal alternatif pour fournir un signal continu dont la valeur moyenne est proportionnelle à l'amplitude du signal photoélectrique. On obtient alors un signal continu proportionnel à la puissance optique traversant l'élément végétal.

Selon une autre solution plus moderne dans son concept, une partie de la chaîne analogique peut être remplacée par un convertisseur analogique numérique (CAN) associé à un processeur de signal numérique (ou Digital Signal Processor, DSP). Après pré-amplification, le signal alternatif photoélectrique est numérisé ainsi que le signal de référence, les deux signaux étant cohérents avec celui issu d'une horloge. Le traitement numérique reconstitue le fondamental (ou une harmonique) du signal photoélectrique.

Grâce à la présence du signal de référence interne au DSP, il est facile de supprimer les signaux non cohérents (bruits) et de réduire la contribution de la diaphonie. L'information utile est déduite sous forme numérique par la détermination de la valeur efficace (ou RMS) du signal photoélectrique filtré numériquement.

Selon un autre mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, la sonde comprend des moyens de régulation thermique aptes à maintenir constante la température de la jonction de la première source de lumière, et de préférence aussi celle du photorécepteur. II est en effet préférable de stabiliser la source de lumière en température pour accorder parfaitement le spectre d'émission à la raie d'absorption de l'eau. Par ailleurs, il est avantageux que la température du photorécepteur soit relativement faible les jours de canicule, pour réduire le courant d'obscurité et ajuster la plus grande longueur d'onde de coupure de la réponse spectrale.

Selon l'invention, la source ou les sources de lumière peuvent être par exemple des diodes électroluminescentes (LED), des diodes laser de type mono-ruban, ou des diodes laser à émission par la surface. Le photorécepteur est choisi de manière connue par l'homme de l'art. C'est par exemple un photoconducteur, ou de préférence une photodiode à hétérojonction. La photodiode est caractérisée par une très grande dynamique en linéarité. De ce fait, la faible amplitude du courant alternatif qui contient l'information utile est superposée sans déformation ni compression notable à la très forte composante moyenne générée par la lumière ambiante. Le photorécepteur peut être par ailleurs associé à un circuit transimpédance apte à maintenir sa tension de polarisation constante, afin que ledit photorécepteur conserve un régime linéaire.

Afin d'améliorer la précision de la mesure, il est intéressant que la ou les sources de lumière éclairent une surface relativement grande de la feuille. La transmission d'une fraction de la lumière diffuse, qui rayonne depuis l'élément végétal selon la loi de Lambert (source étendue), est alors captée par le photorécepteur qui présente un large champ de vision, ce qui permet de prendre en compte les défauts et irrégularités de l'élément végétal en réalisant une moyenne sur une grande surface. Ce faisant, il est nécessaire que l'élément végétal soit éclairé de la même manière sur toute la zone.

C'est pourquoi, selon une caractéristique intéressante de l'invention, le dispositif comprend un montage optique apte à assurer un éclairage uniforme large de l'élément végétal par la ou les sources de lumière. On peut par exemple avoir recours à un jeu de prismes (ou de miroirs) dont la surface réfléchissante forme un angle de 45 degrés avec le rayon incident et de lentilles, placés de part et d'autre de l'élément végétal pour orienter la lumière émise par la première source et la focaliser sur le photorécepteur selon un parcours optique court à l'intérieur d'un dispositif compact.

On souhaite aussi que le montage ait des dimensions les plus réduites possible, compatibles avec son intégration dans un dispositif de mesure portable, sans toutefois que la précision de la mesure en pâtisse. II est astucieux d'utiliser dans ce but un montage comprenant deux prismes de Fresnel placés de part et d'autre de l'élément végétal. Dans ce cas, la surface réfléchissante n'est pas une surface plane à 45 degrés, mais comprend une pluralité de facettes disposées en marches d'escalier, chacune avec un angle de 45 degré par rapport au rayon incident. L'épaisseur des prismes étant ainsi réduite, on a un montage optique miniaturisé en épaisseur, produisant un éclairement du végétal par une lumière collimatée sur une large zone.

Dans une variante d'exécution particulièrement intéressante du dispositif selon l'invention, la sonde est portée par un organe mobile comportant deux mâchoires. L'une des mâchoires supporte la ou les sources de lumière et l'autre mâchoire le photorécepteur, lesdites mâchoires étant séparées par un espacement de sorte que la ou les sources de lumière et le photorécepteur sont placés de part et d'autre de l'élément végétal lors d'une prise de mesure. L'échantillon est ainsi engagé sans contact compressif entre les deux mâchoires. Les composants optiques sont à une distance déterminée fixe l'un de l'autre durant les mesures.35 Dans un mode de réalisation préféré, lorsque le dispositif selon l'invention est en position de mesure, le photorécepteur est placé sur la mâchoire supérieure de sorte à limiter l'éclairement solaire direct, et la ou les sources de lumière sont placées sur la mâchoire inférieure émettant leur flux lumineux vers le haut. Les éléments d'émission et de détection peuvent être protégés des corps étrangers (poussières, eau...) par des plaques de protection transparentes aux longueurs d'onde considérées. L'adjonction de jupes de protection amovibles en plastique souple opaque permet en outre de limiter les contributions au signal de l'éclairement extérieur.

Selon une variante avantageuse de l'invention, les mâchoires sont dotées d'une articulation autorisant leur ouverture. Cette disposition présente un avantage notable lorsqu'une succession de mesures est réalisée sur un élément végétal par un organe mobile, automatisé ou manuel. La sonde peut alors être placée au niveau de l'élément végétal avec une ouverture maximum des mâchoires, celles-ci étant ensuite resserrées en position de mesure. La position neutre (au repos) des mâchoires peut être la position fermée, préférée en mode automatique, ou la position ouverte préférée en mode manuel. Le maintien en position neutre peut être assuré par un ressort de traction ou des ressorts plats selon le mode choisi.

Dans tous les cas, il est avantageux que le dispositif comprenne une butée ajustable coopérant avec les mâchoires pour régler l'écartement de ces dernières dans une position de mesure optimale. Un écartement satisfaisant est par exemple voisin de 5 mm à 25 mm. Lorsque l'on souhaite réaliser un éclairement sur une grande zone de l'élément végétal, on préfère un écartement important, d'au moins 10 mm.

Lorsque l'on utilise un dispositif doté d'un organe mobile, ce dernier comprend avantageusement en outre des moyens de liaison électrique avec le boitier de mesure, ainsi que des moyens électroniques de détection associés au photorécepteur et des moyens de régulation thermique au moins de la première source de lumière et de préférence aussi du photorécepteur. Le câblage électrique des éléments est commodément inclus dans la mâchoire correspondante.

Est également objet de la présente invention un appareil de contrôle de l'état d'hydratation d'un élément végétal intégrant le dispositif de mesure tel qu'il vient d'être décrit et apte à 35 assurer d'autres fonctions complémentaires concourant à la réalisation du résultat recherché sur une plus grande échelle de temps et/ou d'espace. Est ainsi revendiqué un appareil de contrôle de l'état d'hydratation d'un élément végétal comprenant : - un dispositif tel que décrit ci-dessus, apte à réaliser des mesures successives du coefficient de transmission optique d'un élément végétal dans son environnement naturel, - des moyens de maintien de l'élément végétal dans une position non contraignante, - des moyens de communication avec un module de pilotage.

Le module de pilotage constitue une unité centrale qui est l'ensemble maître incluant notamment la carte mère et les batteries, et peut être située localement dans l'appareil ou partiellement à distance, selon une structure adaptée au fonctionnement de l'appareil objet de l'invention et conçue dans les règles de l'art connues de l'homme du métier.

Les moyens de maintien de l'élément végétal dans une position non contraignante peuvent être de tout type, pourvu qu'ils permettent une prise de mesure répétée à intervalle de temps sur un même matériel. Ceci implique d'une part que le matériel végétal soit conservé en bon état durant toute la campagne de surveillance, et d'autre part qu'il conserve un positionnement identique par rapport à l'organe de mesure. Or on comprend bien que dans les conditions du plein champ, le végétal n'est pas immobile, il change de taille en se développant et se meut au gré du vent. Par position non contraignante, on entend que les moyens de maintien choisis assurent le maintien du végétal dans une position donnée sans l'endommager, l'altérer, ni à plus forte raison le détruire, donc sans générer de stress pouvant modifier le statut hydrique de l'élément végétal. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de maintien de l'élément végétal peuvent être constitués d'un portique placé à hauteur de la sonde, et d'au moins une attache d'immobilisation d'une partie du végétal portant ledit élément végétal. Un telle partie est par exemple une tige ou un rameau sur lequel se développe l'élément végétal et qui présente une rigidité permettant un maintien immobile, c'est-à-dire ferme mais sans pression.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil peut comprendre un logement interne de protection de l'organe mobile et des moyens pour déplacer ledit organe jusqu'à l'élément végétal avant une prise de mesure. Il est ainsi possible entre deux prises de mesure, de mettre les composants de la sonde à l'abri des intempéries et des poussières, la feuille sous test demeurant quant à elle soumise à des conditions normales d'ensoleillement ou de pluie. Selon une variante particulière de l'invention, l'appareil comprend un mécanisme automatique de déplacement de la sonde et de commande du mouvement des mâchoires.

L'appareil selon l'invention comprend de préférence en outre des moyens d'acquisition de données relatives à l'environnement climatique et/ou géographique de l'élément végétal. Il peut par exemple comporter une unité déportée incluant un pluviomètre, un thermohygromètre et un anémomètre. Dans un mode de réalisation préféré de l'appareil selon l'invention, celui-ci comprend un ou plusieurs des modules suivants : - un module microcontrôleur de pilotage des fonctions électroniques et des automatismes mécaniques, - un module interface de communication, dotée d'une sortie en local et/ou d'une sortie à distance, - un module automatisme de l'organe mobile, - un module d'alimentation comprenant une source d'énergie autonome.

Les circuits électroniques adéquats, conçus selon les règles de l'art, sont associés à ces modules. Ils comprennent notamment les cartes et les composants électroniques nécessaires, notamment les composants de détection qui peuvent être déportés dans l'organe mobile de mesure, l'électronique de régulation en température, l'électronique du bloc émission et horloge, l'amplification, le filtrage et la détection, une carte sonde, la carte principale analogique assurant la liaison carte sonde et signaux contrôle/mesure.

Le dispositif et l'appareil tels qu'ils viennent d'être décrits sont particulièrement adaptés à la mise en oeuvre d'un procédé de détermination du taux d'hydratation d'un élément végétal dans son environnement naturel. Est ainsi revendiqué un procédé selon lequel on réalise une mesure du coefficient de transmission optique à l'aide d'un dispositif ou d'un appareil selon l'invention.

Est également objet de la présente invention, un procédé de détermination du taux 30 d'hydratation d'un élément végétal dans son environnement naturel par mesure du coefficient de transmission optique à l'aide d'une sonde optoélectronique, qui comprend essentiellement les étapes consistant à : - émettre de la lumière à partir d'une première source à une longueur d'onde correspondant à une bande de forte absorption de l'eau, et éventuellement à partir d'une seconde source émettant à une longueur d'onde voisine de la première et faiblement absorbée par l'eau pour permettre la calibration de la mesure de transmittance optique, - moduler la lumière émise par la ou les sources selon une fréquence déterminée pour obtenir une composante alternative de ladite lumière, - irradier l'élément végétal avec ladite composante alternative de la lumière émise, - et recevoir ladite composante alternative de la lumière ayant traversé l'élément végétal sur un photorécepteur.

Dans la configuration automatique, l'appareil est implanté en pleine nature à proximité du végétal de référence. L'implantation choisie est avantageusement telle qu'elle permet d'effectuer des mesures successives de façon autonome et automatique durant une période plus ou moins longue, pouvant aller jusqu'à plusieurs mois. L'emploi d'une seconde source de lumière est facultative, mais améliore toutefois la mesure, car elle permet de disposer d'une valeur de la transmittance de l'élément végétal indépendante de sa teneur en eau.

De préférence, ce procédé comprend les étapes consistant à réaliser une amplification de ladite composante alternative de la lumière reçue par le photorécepteur accordée sur la fréquence de modulation des sources de lumière, et une détection synchrone du signal photoélectrique, pour obtenir à la sortie un signal proportionnel à la puissance optique ayant traversé l'élément végétal. Le mode de traitement du signal photoélectrique obtenu peut être analogique ou numérique.

Si on utilise une chaîne analogique (filtre passe bande et détection synchrone) on obtient en sortie un signal continu proportionnel à la puissance optique ayant traversé l'élément végétal. Le filtre à bande étroite permet de réduire les signaux de bruit hors de la bande passante du signal utile et d'ajuster le déphasage de la chaîne de pré-amplification pour que le signal photoélectrique et le signal de référence soient en phase (ou en opposition de phase) à l'entrée du détecteur synchrone. Celui-ci effectue le redressement du signalalternatif pour fournir un signal continu.

Si on emploie un convertisseur analogique numérique (CAN) associé à un processeur de signal numérique, on obtient en sortie un signal numérique proportionnel à la composante de la puissance optique modulée ayant traversé l'élément végétal et une valeur numérique proportionnelle à la valeur efficace de ce signal photoélectrique. Dans ce dernier cas, après avoir réalisé l'amplification de ladite composante alternative de la lumière reçue par le photorécepteur, on convertit le signal analogique en signal numérique et on le traite en prenant pour référence un signal d'horloge produit par un processeur de signal numérique DSP, cohérent avec le signal de modulation des sources de lumière.

Selon une autre caractéristique préférée du procédé revendiqué, la température à la jonction de la première source de lumière, ainsi que de préférence celle du photorécepteur, sont maintenues à une valeur constante, correspondant parfaitement à la raie d'absorption de l'eau dans le végétal. De préférence également, la tension de polarisation du photorécepteur est maintenue constante durant la mesure.

Selon une caractéristique intéressante de l'invention, la lumière émise par la ou les sources de lumière traverse un montage optique apte à assurer un éclairage uniforme large de l'élément végétal. Elle peut traverser un jeu de prismes dont la surface réfléchissante forme un angle de 45 degrés avec le rayon incident et de lentilles, placés de part et d'autre de l'élément végétal. Par exemple elle traverse une première lentille et un premier prisme en amont de l'élément végétal, puis en aval de celui-ci, un second prisme et une seconde lentille pour focaliser la lumière transmise sur le photorécepteur.

Selon une variante d'exécution particulièrement intéressante du fait de la miniaturisation qu'elle permet sans perte de précision de l'image, la lumière émise par la ou les sources de lumière traverse deux prismes de Fresnel dont la surface réfléchissante comprend une pluralité de facettes formant un angle de 45 degrés avec le rayon incident, lesdits prismes étant placés de part et d'autre de l'élément végétal.

Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, on utilise une sonde portée par un organe mobile comportant deux mâchoires séparées par un espacement, supportant en vis-à-vis, l'une la ou les sources de lumière et l'autre le photorécepteur, et qu'on place lesdites mâchoires de part et d'autre de l'élément végétal préalablement à une prise de mesure. Dans ce cas, de préférence, lors du placement des mâchoires de part et d'autre de l'élément végétal, lesdites mâchoires sont écartées, puis on les referme jusqu'à une butée de réglage de l'écartement de ces dernières en position de mesure.

De manière avantageuse, lorsqu'on réalise des mesures successives du coefficient de transmission optique d'un élément végétal à l'aide de ladite sonde portée par ledit organe mobile, celui-ci est rétracté dans un logement interne de l'appareil entre deux prises de mesure. Selon un mode d'exécution intéressant du procédé objet de l'invention, l'élément végétal est maintenu en permanence dans une position non contraignante par immobilisation d'une partie du végétal portant ledit élément, telle que celui-ci soit accessible à l'organe mobile portant la sonde.

Le procédé selon l'invention peut comprendre en outre une ou plusieurs opérations consistant à réaliser l'acquisition de données relatives à l'environnement climatique et/ou géographique dudit élément végétal. Enfin, le présent procédé peut comprendre au moins une des opérations suivantes, gérées par un système automatique local ou commandées à distance : - déclenchement et réalisation des prises de mesure, - pilotage des fonctions électroniques et mécaniques, - gestion des communications, -acquisition, sauvegarde et transfert des données, - alimentation en énergie par une source autonome.

Comme indiqué plus haut, il est possible de réaliser plusieurs mesures successives d'un même élément végétal afin de contrôler l'évolution de la teneur en eau dudit élément. II est également envisagé de réaliser une pluralité de mesures en différents points d'un couvert végétal occupant une zone plus ou moins étendue. Ces mesures peuvent être réalisées par un opérateur doté d'un dispositif portable selon l'invention et se déplaçant d'un point à un autre de la zone à étudier. Elles peuvent aussi être réalisées à l'aide de plusieurs appareils en mode automatique installés de manière permanente en différents points du couvert végétal étudié. Est ainsi revendiquée l'application d'un dispositif de détermination du taux d'hydratation d'un élément végétal dans son environnement naturel tel qu'il a été décrit précédemment, ou d'un appareil de contrôle du taux d'hydratation d'un élément végétal dans son environnement naturel également décrit plus haut, à l'évaluation et au suivi dans le temps de l'état d'hydratation d'un couvert végétal.

Est également revendiqué l'application d'un procédé de détermination du taux d'hydratation d'un élément végétal par mesure du coefficient de transmission optique tel 35 que décrit précédemment, à l'évaluation et au suivi dans le temps de l'état d'hydratation d'un couvert végétal. Cela suppose que les étapes constituant ledit procédé peuvent être répétées à intervalle de temps choisi, et de préférence en différents points de la zone végétale à surveiller, ce qui est rendu possible selon la présente invention par l'association des moyens mis en oeuvre, qui sont susceptibles d'être organisés en réseau et pilotés à distance.

La répétition d'une mesure sur un même échantillon à des moments différents permet d'établir, à l'échelle d'un cycle végétatif ou d'une saison, un profil dynamique précis et significatif de l'état hydrique foliaire. Elle permet de s'affranchir du bruit lié à l'hétérogénéité d'état observable à un instant donné entre deux feuilles, ou même entre deux végétaux voisins. Elle permet enfin de mettre en évidence des variations d'état hydrique de faible importance qui ne seraient pas perceptibles dans le contexte de bruitage d'une mesure destructive.

La présente invention sera mieux comprise à l'aide des exemples et des figures illustrant un mode particulier de réalisation, sans en limiter de quelque façon la portée La fig.l est un schéma fonctionnel du dispositif de mesure photométrique d'un élément végétal selon l'invention comprenant une sonde et un boîtier de mesure. La fig. la représente schématiquement un montage optique pour l'éclairage large d'un élément végétal, comprenant un jeu de lentilles et de prismes plans. La fig. 1 b représente schématiquement un montage optique pour l'éclairage large d'un élément végétal, comprenant deux prismes de Fresnel. La fig.2 est un schéma fonctionnel d'un appareil d'évaluation et de suivi de l'état d'hydratation d'un couvert végétal selon l'invention.

La fig.3 représente un organe mobile portant une sonde, avec mâchoires articulées actionnées par un ressort de traction. La fig.4 est un organigramme d'un appareil selon l'invention, illustrant un procédé de fonctionnement selon un mode automatisé.

EXEMPLE 1 : Dispositif de mesure photométrique d'un élément végétal

Le dispositif de détermination du taux d'hydratation d'un élément végétal dans son environnement naturel comprend ici la sonde optoélectronique 1, associée au boîtier de mesure 2. La sonde 1 comporte deux LEDs émettant un spectre à bande étroite : la LED 3 émettant à la longueur d'onde de 1940 nm qui correspondant à une bande de forte absorption de l'eau, ainsi que la LED 4, émettant à 1300 nm, faiblement absorbée par l'eau. Elle comprend aussi la photodiode 5 couplée à son amplificateur, dont la réponse spectrale correspond aux bandes d'émission des deux LEDs. Le boîtier 2 contient une carte électronique principale intégrant l'essentiel de l'électronique mise en oeuvre. Le boîtier 2 et la sonde 1 forment deux éléments séparés et reliés physiquement par un câble ou une nappe. L'ajustement de la longueur d'onde centrale d'émission de la LED 3 est réalisée par le régulateur 9a de température de la jonction. La LED 4 centrée sur 1300 nm permet une calibration de la mesure de transmission optique de l'échantillon par détermination d'une atténuation du signal indépendante du contenu en eau de l'échantillon. Cette LED n'est pas régulée en température.

Pour s'affranchir de la très forte composante moyenne du courant photoélectrique de la photodiode dû à l'éclairement ambiant, la puissance moyenne émise par les LEDs est modulée à une fréquence déterminée imposée par l'horloge 11. Seule cette composante alternative du courant photoélectrique contenant l'information est ensuite traitée par la chaîne de détection.

La photodiode 5 est régulée en température par le régulateur 9b intégré dans le boîtier de la photodiode. La technologie du semi-conducteur nécessaire pour donner la réponse spectrale souhaitée a pour conséquence que cette photodiode présente un courant d'obscurité important. Pour réduire ce courant d'obscurité, on met en oeuvre deux techniques : - une polarisation à 0V, imposée par un circuit transimpédance (non représenté) ; - une régulation à une température plus basse que l'ambiante.

La photodiode 5 est caractérisée par une très grande dynamique en linéarité. De ce fait, la faible amplitude du courant alternatif qui contient l'information est superposée, sans déformation, ni compression notable à la très forte composante moyenne générée par la lumière ambiante. Ce faisant, il faut que le circuit transimpédance qui maintient constante la tension de polarisation de la photodiode demeure un régime linéaire. Ce courant moyen dégrade le rapport signal photoélectrique sur bruit par la génération d'un courant de bruit de grenaille, dont la densité spectrale quadratique est constante (source de bruit blanc).

C'est pour rendre optimal le rapport signal sur bruit, qu'on effectue une amplification sélective (à l'aide de l'amplificateur 7), accordée sur la fréquence de modulation qui évite de surcharger en bruit l'entrée du détecteur synchrone 8. On introduit l'amplificateur 12 dont le gain de tension est programmable pour ajuster la dynamique du détecteur synchrone 8. La constante de temps du filtre passe-bas 13 en sortie de la détection synchrone impose la bande passante équivalente de bruit de la chaîne. La détection synchrone effectue le redressement du signal alternatif dont la valeur moyenne est proportionnelle à l'amplitude du signal photoélectrique. C'est cette composante moyenne que l'on mesure. La chaîne analogique de la mesure est décrite par la figure 1. Les composants électroniques mis en oeuvre sont des composants standard disponibles et facilement accessibles sur le marché. Des solutions de remplacement peuvent être envisagées à condition que la fonctionnalité attendue du composant soit respectée.

La sonde 1 peut être équipée du montage optique 40, représenté figure la. La lumière est émise par la première LED 3 à 1940 nm, et par la LED de calibrage 4 à 1300 nm. La lumière traverse la première lentille 41 puis le prisme plan 42. Le faisceau uniforme en sortie du premier prisme 42 irradie alors l'élément végétal 10 sur une large zone. La lumière transmise est reçue par le second prisme plan 43 puis focalisée par la seconde lentille 44 sur le photorécepteur 5. De manière alternative et plus performante du point de vue des possibilités de miniaturisation, les prismes plans 42, 43 et les lentilles 41, 44, sont remplacés par deux prismes de Fresnel 46, 47, dotés d'une pluralité de facettes 48 disposées à 45 degrés par rapport au faisceau incident et en "marches d'escalier", déviant le faisceau lumineux selon le même principe que des lentilles de Fresnel.

On obtient dans les deux cas un éclairage uniforme et large de l'élément végétal 10 (le parcours optique du faisceau 45 est représenté en traits fins). Le montage 40 a un encombrement minimum et peut aisément être intégré dans un dispositif compact, ce qui permet sa miniaturisation en restant compatible avec une excellente précision de mesure.

EXEMPLE 2 : Dispositif avec organe mobile supportant la sonde

Sur la figure 3, la sonde 1 du dispositif décrit à l'exemple 1, est portée par l'organe mobile 20, comporte les deux mâchoires 21 et 22, mobiles autour de l'articulation 24 et séparées par l'espacement 23. Cet organe permet : - d'accueillir l'électronique de détection du photomètre ; -d'assurer le positionnement et le maintien des LEDs 3 et 4 et de la photodiode 5 dans la configuration de mesure ; - d'assurer, par une ergonomie adaptée, la réalisation et la répétition des mesures de transmittance in vivo sur des échantillons de végétation.

La mise en oeuvre de l'organe mobile 20 (ouverture/fermeture) peut-être réalisée de façon automatique ou manuelle. La position neutre des mâchoires 21, 22 est assurée par l'action de ressorts 28 et varie selon le mode automatique ou manuel. En mode automatique, la position neutre est la position fermée maintenue par des ressorts de traction ; en mode manuel, la position neutre est la position ouverte assurées par des ressorts plats. L'électronique de mesure est montée solidairement aux deux extrémités des mâchoires 21, 22 en vis-à-vis direct par serrage desdites mâchoires. La photodiode 5 est située sur la mâchoire supérieure 21 de façon à limiter l'éclairement solaire direct. Les LEDs 3, 4 sont situées sur la mâchoire inférieure 22, émettant leur flux lumineux vers le haut. Les éléments d'émission et de détection 3, 4, 5, peuvent être protégés de l'insertion de corps étrangers (poussières, eau...) par deux plaques de protection transparentes aux longueurs d'onde considérées (non représentées). L'écartement entre les deux mâchoires 21, 22 est de 15 mm et constitue la zone d'insertion de l'échantillon 10.

Le câblage électrique des éléments d'émission et de détection est intégré chacun pour sa partie à la mâchoire support. L'écartement entre les LED 3, 4 et la photodiode 5 est constant, soit 5 mm (bord à bord des composants) ; la butée 25 ajustable placée à l'origine de l'organe mobile 20 permet le bon positionnement en vis-à-vis de ces éléments. La surface éclairée (au niveau de l'échantillon) est de l'ordre de 2 cm2 et peut être réduite par opacification circulaire d'une partie de la plaque de protection. L'adjonction de jupes de protection amovibles en plastique souple permet de limiter les contributions de l'éclairement extérieur. L'échantillon 10 est engagé sans contact compressif entre les deux mâchoires 21, 22. Les composants optiques sont à une distance déterminée fixe l'un de l'autre durant les mesures.

EXEMPLE 3 : Appareil de suivi de l'état d'hydratation d'un couvert végétal 30 L'appareil représenté sur la figure 2 est réalisé avec un dispositif et un organe mobile tels que décrits aux exemples 1 et 2 respectivement. L'appareil ici présenté a un mode opératoire automatique. Il comprend des moyens de maintien de l'échantillon végétal dans une position non contraignante, et des moyens de communication 31 avec un 35 module de pilotage 30, reliés par le câblage 26. 3.1) Maintien de l'échantillon Le portique 27 est constitué par une tige circulaire de géométrie variable selon la morphologie de l'échantillon (surface foliaire, ratio longueur/largeur...) et du végétal qui le porte (ligneux ou plante non ligneuse). Il présente une terminaison standard, par exemple deux broches parallèles, permettant son insertion dans le corps de l'appareil. Des attaches de fixation permettant l'accrochage non altérant et non destructif du végétal, se composent : - d'un ou de deux points de fixation au portique, ajustables en position par coulissage et immobilisation par vis de serrage ; - d'un point d'amarrage du végétal (branches ou tiges). Le nombre d'attaches varie selon le végétal (type de végétal, caractéristiques des feuilles...) et les conditions d'environnement, notamment le vent.

3.2) L'environnement système L'environnement système représenté figure 4 permet l'implantation fixe en milieu naturel, une gestion à distance et une automatisation du cycle de mesure, notamment l'autocalibration de l'électronique de mesure, l'asservissement du positionnement de la sonde sur l'échantillon durant la mesure, et la télétransmission de la mesure à l'issue de sa réalisation. Il constitue une unité centrale qui est l'ensemble maître incluant notamment la carte mère et les batteries, et peut être située localement dans l'appareil ou partiellement à distance, selon une structure adaptée au fonctionnement de l'appareil objet de l'invention et conçue dans les règles de l'art connues de l'homme du métier.

3.2.1) Le module de pilotage ou microcontrôleur Ce module 30 a pour fonctions : - de piloter individuellement les différents modules impliqués dans la mise en oeuvre des cycles de mesure et de coordonner leurs actions ; - de gérer la programmation automatique des mesures ; - d'optimiser la gestion énergétique de la sonde 1 ; - d'acquérir, traiter, stocker puis restituer les différentes composantes de la mesure ; - de s'assurer de l'intégrité de la chaîne de mesure. II prend la forme d'une carte électronique à microcontrôleur logée dans l'unité centrale, qui est conçue dans une logique de surface d'encombrement réduite.

3.2.2) Le module "interface communication" C'est un ensemble 31 composé de deux sous-modules dédiés à la communication locale 31(a) et à la communication distante 31(b). Ils ont pour fonctions : - de réceptionner et de gérer les ordres de déclenchement de cycles de mesure émanant d'un utilisateur local (mode manuel), ou d'un requérant distant (mode automatique) ; - de restituer à cet utilisateur local ou au requérant distant le résultat de la mesure, par affichage ou transmission ; - de permettre le paramétrage du dispositif. Le sous-module de communication distante 31(b) est un module de communication sans fil du type GSM sur la carte communication. II est doté d'une antenne externe positionnée sur le bloc supérieur de l'unité centrale. Le mode de déclenchement du cycle de mesure choisi conditionne la physionomie de la liaison GSM : - en mode automatique exclusif, le microcontrôleur déclenche automatiquement les cycles de mesure aux horaires programmés : le GSM-sonde est utilisé pour transmettre le résultat de la mesure au GSM-administrateur. - en mode non automatique exclusif, le déclenchement d'un cycle de mesure passe par l'envoi d'un SMS depuis le GSM-utilisateur vers le GSM-sonde. A réception du SMS, le capteur GSM-sonde transmet l'information au microcontrôleur qui déclenche la mesure, puis transmet le résultat de la mesure au GSM-administrateur. - en mode mixte, les déclenchements sont réalisés simultanément par l'utilisateur et par le dispositif (programmation). Les deux derniers modes impliquent que le GSM-sonde soit en veille permanente.

3.2.3) Le module "alimentation" Ce module 34 a pour fonctions : -d'assurer l'alimentation électrique adaptée et nécessaire au bon fonctionnement microcontrôleur 30 et du dispositif de mesure dans le cas de la mise oeuvre manuelle de la sonde 1, ainsi que des modules de communication 31 et d'automatisme de l'organe mobile 20 dans le cas d'une mise oeuvre automatique du dispositif ; - d'assurer, dans ce deuxième cas, une autonomie du dispositif pour une durée compatible avec les besoins exprimés par les utilisateurs de terrain. Il consiste en une alimentation interne de type batteries ou piles pour les modes manuel et automatique, complétée par une alimentation externe de type solaire avec panneau photovoltaïque pour le mode automatique. 3.2.4) Le module "automatisme de la sonde" Ce module 33 a pour fonctions : - de permettre, au déclenchement d'un cycle de mesure, le positionnement temporaire de la sonde 1 sur l'échantillon 10 pour la mesure et son retrait une fois la mesure réalisée ; - de mettre la sonde 1 à l'abri des agressions extérieures (poussières, rayonnement, pluie...) en dehors des phases de mesure. Il comprend un logement spécifique dans la base d'accueil, ainsi qu'un automatisme de déploiement/reploiement de l'organe mobile 20. Le système de déploiement/reploiement de l'organe mobile 20 consiste en un asservissement sur un déplacement linéaire. Il est réalisé au moyen d'un moteur pas à pas linéaire. Le moteur est solidaire de l'organe 20 (en face arrière) et l'extrémité avant de la vis est fixée à la base d'accueil. Le moteur est piloté par le microcontrôleur 30.

3.2.5) Le module "paramètres d'environnement météo" C'est un module 32 déporté ayant pour fonctions : - de caractériser l'environnement météorologique entourant la mesure spectrale par enregistrement, par exemple des précipitations cumulées sur les dernières 24 heures et d'un horodatage du dernier évènement pluvieux ; de la température ambiante sous abri au moment de la mesure ; de l'humidité relative de l'air sous abri au moment de la mesure ; de la vitesse moyenne et de la direction du vent au moment de la mesure ; - de rapatrier en temps et heure les informations vers le microcontrôleur 30.

EXEMPLE 4 : Réalisation des mesures - procédé

En configuration manuelle, la mesure est réalisée par un opérateur présent sur le site.

L'opérateur met le dispositif sous tension, démarre la phase de test (tension électrique en entrée et bilan de liaison émission/réception) et réalise une mesure à vide (sans échantillon). L'organe mobile 20 est ensuite positionné manuellement sur la feuille en test 10 pour effectuer la mesure de transmittance. Le microcontrôleur 30 procède ensuite au calcul de la transmittance et compile les informations à renvoyer (les paramètres du dispositif) et les mesures de transmittance, en local et/ou à distance. Le dispositif est ensuite mis hors tension.

En configuration automatique, la mesure est réalisée par un appareil tel que décrit précédemment, selon un mode de fonctionnement mettant en oeuvre les modules de la figure 4. En dehors des phases de mesure, l'appareil installé à proximité du végétal surveillé, est en position de veille. Son activation et le déclenchement d'une mesure sont réalisés à réception d'un ordre distant ou par déclenchement automatique programmé. L'information est communiquée au microcontrôleur 30 qui, à son tour commande simultanément le module "automatisme de la sonde" 33 et le dispositif photométrique 1, 2.

La chronologie des actions est la suivante : - phase de test de l'intégrité du dispositif photométrique (tension électrique en entrée et bilan de liaison émission/réception) ; - réalisation d'une mesure à vide en position neutre des mâchoires 21, 22 ; - translation de l'organe mobile 20 et positionnement de la sonde 1 sur l'échantillon 10 ; 10 - réalisation de la mesure de transmittance foliaire ; - commande de rentrée de l'organe mobile 20.

Le module microcontrôleur 30 procède ensuite au calcul de la transmittance puis compile les informations à renvoyer (données météo, paramètres de la sonde et mesures de 15 transmittance). L'envoi est effectué à distance vers un centre de réception 35. A la fin du cycle, l'appareil retrouve son état de veille.

Claims (33)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif de détermination du taux d'hydratation d'un élément végétal (10) dans son environnement naturel, comprenant une sonde optoélectronique (1) apte à effectuer une mesure du coefficient de transmission optique, associée à un boîtier de mesure (2), ladite sonde comportant : i) une première source de lumière (3) émettant à une longueur d'onde correspondant à une bande de forte absorption de l'eau, ii) éventuellement une seconde source de lumière (4) émettant à une longueur d'onde voisine de la première source et faiblement absorbée par l'eau, et iii) un photorécepteur (5) dont la réponse spectrale correspond aux bandes d'émission de la ou des première et seconde sources de lumière (3, 4), le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de modulation (6) de la puissance optique moyenne émise par la ou les sources de lumière (3, 4) selon une fréquence déterminée, de sorte qu'une composante alternative de ladite lumière émise traverse l'élément végétal (10) et est reçue par le photorécepteur (5).

2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'amplification (7) de la composante alternative du signal photoélectrique, accordée sur la fréquence de modulation de la ou des sources de lumière (3, 4), et des moyens de détection synchrone (8) dudit signal.

3.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sonde (1) comprend des moyens de régulation thermique (9a, 9b) aptes à maintenir constante la température de la jonction de la première source de lumière (3) et de préférence aussi celle du photorécepteur (5).

4.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les sources de lumière (3, 4) sont des diodes électroluminescentes, des diodes 30 laser de type mono-ruban, ou des diodes laser à émission par la surface.

5.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sonde (1) comprend un montage optique (40) apte à assurer un éclairage uniforme large de l'élément végétal (10) par la ou les sources de lumière (3, 4). 35

6.- Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le montage optique (40) est constitué par un jeu de prismes (42, 43) dont la surface réfléchissante forme un angle de 45 degrés avec le rayon incident et de lentilles (41, 44) placés de part et d'autre de l'élément végétal (10), ou par deux prismes de Fresnel (46, 47) dont la surface réfléchissante comprend une pluralité de facettes (48) formant un angle de 45 degrés avec le rayon incident.

7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sonde (1) est portée par un organe mobile (20) comportant deux mâchoires (21, 22) supportant en vis-à-vis, l'une la ou les sources de lumière (3, 4) et l'autre le photorécepteur (5), lesdites mâchoires étant séparées par un espacement (23) de sorte que la ou les sources de lumière (3, 4) et le photorécepteur (5) sont placés de part et d'autre de l'élément végétal (10) lors d'une prise de mesure.

8.- Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, en position de mesure, le photorécepteur (5) est placé sur la mâchoire supérieure (21) et la ou les sources de lumière (3, 4) sont placées sur la mâchoire inférieure (22).

9.- Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les 20 mâchoires (3, 4) sont dotées d'une articulation (24) autorisant leur ouverture.

10.- Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une butée (25) ajustable coopérant avec lesdites mâchoires pour régler l'écartement de ces dernières dans une position de mesure optimale. 25

11.- Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que l'organe mobile (20) comprend en outre des moyens de liaison électrique (26) avec le boitier de mesure (2), des moyens électroniques de détection associés au photorécepteur (5) et des moyens de régulation thermique au moins de la première source et du 30 photorécepteur.

12.- Appareil de contrôle de l'état d'hydratation d'un élément végétal (10) caractérisé en ce qu'il comprend :- un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, apte à réaliser des mesures successives du coefficient de transmission optique dudit élément végétal dans son environnement naturel, - des moyens de maintien (27) de l'élément végétal (10) dans une position non contraignante, - des moyens de communication (31) avec des moyens de pilotage (30).

13.- Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de maintien (27) de l'élément végétal (10) sont constitués d'un portique placé à hauteur de la sonde (2), et d'au moins une attache d'immobilisation d'une partie du végétal portant ledit élément végétal (10).

14.- Appareil selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comprend un logement interne de protection de l'organe mobile (20) et des moyens pour déplacer ledit organe jusqu'à l'élément végétal (10) lors d'une prise de mesure.

15.- Appareil selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme automatique de déplacement de la sonde (2) et de commande du mouvement des mâchoires (21, 22).

16.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'acquisition (32) de données relatives à l'environnement climatique et/ou géographique de l'élément végétal. 25

17.- Appareil selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs des modules suivants : - un module microcontrôleur (30) de pilotage des fonctions électroniques et des automatismes mécaniques, - un module interface de communication (31), dotée d'une sortie en local et/ou 30 d'une sortie à distance, - un module automatisme (33) de l'organe mobile, - un module d'alimentation (34) comprenant une source d'énergie autonome.

18.- Procédé de détermination du taux d'hydratation d'un élément végétal (10) 35 dans son environnement naturel, caractérisé en ce qu'on réalise une mesure du20coefficient de transmission optique à l'aide d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 ou d'un appareil selon l'une des revendications 12 à 17.

19.- Procédé de détermination du taux d'hydratation d'un élément végétal (10) dans son environnement naturel par mesure du coefficient de transmission optique à l'aide d'une sonde optoélectronique (2), caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement les étapes consistant à : - émettre de la lumière à partir d'une première source (3) à une longueur d'onde correspondant à une bande de forte absorption de l'eau, et éventuellement à partir d'une 10 seconde source (4) émettant à une longueur d'onde voisine de la première et faiblement absorbée par l'eau pour permettre la calibration de la mesure de transmittance optique, -moduler la lumière émise par la ou les sources (3, 4) selon une fréquence déterminée pour obtenir une composante alternative de ladite lumière, -irradier l'élément végétal (10) avec ladite composante alternative de la lumière 15 émise, et - recevoir ladite composante alternative de la lumière ayant traversé l'élément végétal (10) sur un photorécepteur (5).

20.- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il 20 comprend les étapes consistant à réaliser une amplification de ladite composante alternative de la lumière reçue par le photorécepteur (5) accordée sur la fréquence de modulation des sources de lumière (3, 4), et une détection synchrone du signal photoélectrique, pour obtenir à la sortie un signal proportionnel à la puissance optique ayant traversé l'élément végétal (10). 25

21.- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que,_après avoir réalisé l'amplification de ladite composante alternative de la lumière reçue par le photorécepteur (5), on convertit le signal analogique en signal numérique et on le traite en prenant pour référence un signal d'horloge produit par un processeur de signal 30 numérique, cohérent avec le signal de modulation des sources de lumière (3, 4), obtenir à la sortie un signal numérique proportionnel à la composante de la puissance optique modulée ayant traversé l'élément végétal (10).

22.- Procédé selon l'une des revendications 19 à 21, caractérisé en ce que la température de la jonction de la première source de lumière (3) est maintenue constante, et de préférence aussi celle du photorécepteur (5).

23.- Procédé selon l'une des revendications 19 à 22, caractérisé en ce que la lumière émise par la ou les sources de lumière (3, 4) traverse un montage optique (40) apte à assurer un éclairage uniforme large de l'élément végétal (10).

24.- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la lumière émise par la ou les sources de lumière (3, 4) traverse un jeu de prismes (42, 43) dont la surface réfléchissante forme un angle de 45 degrés avec le rayon incident et de lentilles (41, 44), placés de part et d'autre de l'élément végétal (10).

25.- Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que la lumière émise par la ou les sources de lumière (3, 4) traverse deux prismes de Fresnel (46, 47) dont la surface réfléchissante comprend une pluralité de facettes (48) formant un angle de 45 degrés avec le rayon incident, lesdits prismes étant placés de part et d'autre de l'élément végétal (10),

26.- Procédé selon l'une des revendications 19 à 25, caractérisé en ce que l'on utilise une sonde (2) portée par un organe mobile (20) comportant deux mâchoires (21, 22) séparées par un espacement (23), supportant en vis-à-vis, l'une la ou les sources de lumière (3, 4) et l'autre le photorécepteur (5), et qu'on place lesdites mâchoires de part et d'autre de l'élément végétal (10) préalablement à une prise de mesure.

27.- Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lors du placement des mâchoires (21, 22) de part et d'autre de l'élément végétal (10), lesdites mâchoires sont écartées, puis on les referme jusqu'à une butée (25) de réglage de l'écartement de ces dernières en position de mesure.

28.- Procédé selon la revendication 26 ou 27, caractérisé en ce que, lorsqu'on réalise des mesures successives du coefficient de transmission optique d'un élément végétal (10) à l'aide de ladite sonde portée par ledit organe mobile, celui-ci est rétracté dans un logement interne de l'appareil entre deux prises de mesure. 35

29.- Procédé selon l'une des revendications 26 à 28, caractérisé en ce que l'élément végétal (10) est maintenu en permanence dans une position non contraignante par immobilisation d'une partie du végétal portant ledit élément, telle que celui-ci soit accessible à l'organe mobile (20) portant la sonde (2).

30.- Procédé selon l'une des revendications 18 à 29, caractérisé en ce qu'il comprend en outre de réaliser l'acquisition de données relatives à l'environnement climatique et/ou géographique dudit élément végétal. 10

31.- Procédé selon l'une des revendications 18 à 30, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une des opérations suivantes gérées par un système automatique local ou commandées à distance : - déclenchement et réalisation des prises de mesure, - pilotage des fonctions électroniques et mécaniques, 15 - gestion des communications, - acquisition, sauvegarde et transfert des données, - alimentation en énergie par une source autonome.

32.- Application d'un dispositif de détermination du taux d'hydratation d'un 20 élément végétal dans son environnement naturel selon l'une des revendications 1 à 11, ou d'un appareil de contrôle du taux d'hydratation d'un élément végétal dans son environnement naturel selon l'une des revendications 12 à 17, à l'évaluation et au suivi dans le temps de l'état d'hydratation d'un couvert végétal. 25

33.- Application d'un procédé selon l'une des revendications 18 à 31 à l'évaluation et au suivi dans le temps de l'état d'hydratation d'un couvert végétal.5