KR20200078032A - 엽성분 측정용 클립 및 이를 구비하는 엽성분 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

분광분석장치에 착탈 가능한 엽성분 측정용 클립은 피측정잎의 일측면에서 상기 분광분석장치의 측정부에 대해 잎을 고정시키는 확산반사판, 상기 확산반사판을 지지하는 확산반사판 지지대, 상기 엽성분 측정용 클립을 상기 분광분석장치의 본체케이스에 고정시키는 클립고정부, 및 상기 확산반사판 지지대에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 구비하고, 상기 확산반사판은, 상기 피측정잎과 접촉하는 확산판, 상기 분광분석장치의 광원으로부터 출력되어 상기 피측정잎을 투과한 빛을 반사하는 반사판, 및 상기 확산판과 상기 반사판을 둘러싼 프레임을 포함한다.

Description

엽성분 측정용 클립 및 이를 구비하는 엽성분 측정 장치{Clip for Measuring Leaf Ingredients and Apparatus for Measuring Leaf Ingredients Including the Same}
본 발명은 엽성분 측정용 클립 및 이를 구비하는 엽성분 측정 장치에 관한 것이다.
식물의 잎에 빛을 조사하여 그 투과광을 측정함으로써 잎에 포함되어 있는 엽록소량(클로로필)을 측정하여 질소량을 추정하는 기술이 알려져 있다. 추정된 질소량은, 생육시기에 알맞은 비료 투입 시기와 투입량을 판단하는데 사용할 수 있다.
잎의 수분함량 측정은 적정한 관수시기와 관수량으로 토양의 수분량을 조절하여 잎의 광합성과 증산활동에 따른 식물의 생장과 열매의 품질을 향상시킬 수 있게 한다.
이와 같이 과채나 곡물과 같은 식물의 잎의 엽록소, 질소 및 수분함량 등의 엽성분은 식물의 성장에 관련되는 생육상태를 판정하고 열매의 품질을 결정하는 중요한 인자로써, 간편하고 편리하게 측정하는 휴대형의 식물의 엽성분 측정기술이 요구된다.
식물 잎의 엽록소량의 측정에 관한 예로 특허문헌 1에 기재된 "잎의 성분측정장치"와 특허문헌 2에 기재된 "농지면적에 따른 비료 시비량을 측정하기 위한 방법 및 장치"가 있다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 장치에서는, 복수의 피크파장을 갖는 발광소자로부터 잎에 빛을 조사하여 투과광 또는 반사광을 광량검출장치에서 수광하고 피측정물의 흡광도를 산출함과 동시에, 미리 정해 놓은 엽록소량 추정식과 피측정물의 흡광도로 엽록소량을 연산한다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 장치의 구조로는 피측정잎의 측정면적이 좁거나 제한적이어서, 비교적 흡광도가 높은 엽록소량은 측정이 가능하지만, 두께가 얇은 잎의 엽수분과 같은 성분은 흡광도가 낮아 측정이 어려운 단점이 있다. 또한, 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 성분측정장치는 복수의 피크파장을 갖는 발광소자를 잎에 조사하여 그 흡광도를 기준으로 측정하는 데, 엽록소량과 무관한 잎의 수분함량, 온도, 생리생태 등의 변화는 복수의 피크파장의 흡광도에 변화를 가져와 측정오차를 크게 할 수 있다.
특허문헌 3에 기재된 "수분 측정 장치"에서는 음식, 약품, 철강원료 등의 수분함량을 측정하기 위해, 수분에 흡수가 일어나는 파장대역의 발광소자(LED1)와 수분에 흡수가 일어나지 않는 파장대역의 발광소자(LED2)를 피측정물에 조사하고 피측정물의 반사광을 집광하고 검출하여 흡광도에 따른 피측정물의 수분함량을 측정한다.
특허문헌 3에 기재된 장치는 광원보정부와 반사경, 오목렌즈 등으로 구성되어 소형화, 휴대형의 구성이 어렵고, 식물의 잎과 같이 크기가 작고 두께가 얇은 피측정물에는 흡광도가 낮으며, 수분함량에 따른 흡수 여부와 관계되는 두 개의 피크파장의 발광소자만을 이용하는 것은 식물의 잎의 색채와 환경 및 생리생태의 변화에 따른 흡광도의 영향을 충분히 반영할 수 없으므로 측정오차가 커질 수 있다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 10-0289680호 특허문헌 2: 대한민국 등록특허공보 10-0290987호 특허문헌 3: 대한민국 등록특허공보 10-1205779호
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 하나의 기술적 과제는 휴대하고 다니면서 사용하기 편리하도록 구성요소를 컴팩트한 결합구조로 소형화하고, 두께가 얇은 식물 잎의 측정면적과 흡광도를 높이기 위한 엽성분 측정용 클립을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 또 하나의 기술적 과제는 휴대하고 다니면서 사용하기 편리하도록 구성요소를 컴팩트한 결합구조로 소형화하고, 두께가 얇은 식물 잎의 측정면적과 흡광도를 높이고, 잎의 엽록소, 질소, 수분함량 등을 동시에 측정하는 엽성분 측정용 분광분석장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 의하면, 분광분석장치에 착탈 가능한 엽성분 측정용 클립에 있어서, 피측정잎의 일측면에서 상기 분광분석장치의 측정부에 대해 잎을 고정시키는 확산반사판, 상기 확산반사판을 지지하는 확산반사판 지지대, 상기 엽성분 측정용 클립을 상기 분광분석장치의 본체케이스에 고정시키는 클립고정부, 및 상기 확산반사판 지지대에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 구비하고, 상기 확산반사판은, 상기 피측정잎과 접촉하는 확산판, 상기 분광분석장치의 광원으로부터 출력되어 상기 피측정잎을 투과한 빛을 반사하는 반사판, 및 상기 확산판과 상기 반사판을 둘러싼 프레임을 포함하는, 엽성분 측정용 클립을 제공한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 확산반사판 지지대는, 지렛대 작용으로 상기 피측정잎이 상기 측정부에 밀착되도록 상기 확산반사판에 일정한 힘을 가한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 확산판은, 상기 피측정잎의 반대측에 위치하는 상기 광원으로부터의 입력광이 상기 피측정잎을 투과하여 입력되면, 상기 반사판을 향해 상기 입력광을 확산시킨다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 상기 반사판은, 상기 확산반사판을 통해 확산된 상기 입력광을 반사하여 반사된 확산반사광이 상기 피측정잎을 투과하여 상기 피측정잎의 반대측에 위치하는 상기 분광분석장치의 분광기로 입력되도록 한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 의하면, 상기 엽성분 측정용 클립 및 상기 분광분석장치를 구비하고, 상기 분광분석장치는, 외부광을 차단하도록 덮는 외부차광부재 및 상기 피측정잎으로부터 입사되는 상기 확산반사광을 수집하는 렌즈부
를 더 포함하고, 상기 분광기는, 상기 렌즈부를 통해 집광되어 입사되는 상기 확산반사광을 파장별로 분리하여 검출하고, 상기 렌즈부의 중앙부에는 안착홀이 형성되고, 상기 광원부는 상기 안착홀 내에 배치되어, 상기 확산반사판, 상기 렌즈부, 및 상기 분광기는 동일한 광축 상에 일렬로 배열되는, 엽성분 측정장치를 제공한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치에 있어서, 상기 분광분석장치는, 내면으로 상기 광원부가 밀착되어 결합되고, 외면은 상기 안착홀 내벽에 밀착되어 결합되고, 전방은 상기 렌즈부의 전면으로 돌출되는 내부차광부재를 더 포함한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따르면, 휴대하고 다니면서 사용하기 편리하도록 구성요소를 컴팩트한 결합구조로 소형화하고, 두께가 얇은 식물 잎의 측정면적과 흡광도를 높이기 위한 엽성분 측정용 클립을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따르면, 휴대하고 다니면서 사용하기 편리하도록 구성요소를 컴팩트한 결합구조로 소형화하고, 두께가 얇은 식물 잎의 측정면적과 흡광도를 높이고, 잎의 엽록소, 질소, 수분함량 등을 동시에 측정하는 엽성분 측정장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 식물 잎과 같이 두께가 얇은 피측정물을 일단 투과한 빛은 확산 및 반사되어 다시 피측정물을 투과하여 검출됨으로써, 피측정물과 빛의 반응면적을 넓게 하여, 궁극적으로는 피측정물의 성분에 관여하는 빛의 파장의 흡광도를 크게 하여 측정의 정확도를 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치의 사용 상태를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정용 클립의 사시도(a) 및 단면도(b)이다.
도 3은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정용 클립의 확산반사판 내에서 빛의 확산 및 반사를 보여주는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치의 주요부를 나타내는 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치의 광학구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치의 신호처리를 나타내는 기능 블록도이다.
도 7은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과 잎의 분광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과 잎의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 8에 보이는 엽수분 흡수대역(900-1000 nm)의 흡수 스펙트럼을 확대한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과의 엽록소 예측성능을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과의 엽질소 예측성능을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과의 엽수분 예측성능을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치의 사용 상태를 도시한 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치는 분광분석장치(100)와 엽성분 측정용 클립(200)으로 구성된다.
분광분석장치(100)의 외관은 측정부 및 회로보드를 수용하는 본체케이스(110), 본체케이스(110)의 선단에 위치한 측정부의 외부차광부재(120), 및 본체케이스(110)의 일측에 구비된 측정스위치(130)로 구성된다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 각각 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정용 클립의 사시도 및 단면도이다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 엽성분 측정용 클립(200)은 분광분석장치(100)의 외부차광부재(120)와의 사이에 피측정잎(T)을 고정시키는 확산반사판(210), 확산반사판(210)을 지지하는 확산반사판 지지대(220), 엽성분 측정용 클립(200)을 분광분석장치(100)의 본체케이스(110)에 고정시키는 클립고정부(230), 및 확산반사판 지지대(220)에 탄성력을 제공하는 스프링(탄성부재)(240)으로 구성된다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치는, 한 손으로 분광분석장치(100)의 본체케이스(110)를 잡고, 외부차광부재(120)와 확산반사판(210) 사이에 피측정잎(T)을 삽입하여 고정하고 측정스위치(130)를 누르면 측정이 이루어진다. 이때, 측정 상태를 나타내는 효과음이나 표시램프 등을 별도로 제공할 수 있다.
확산반사판(210)은 지렛대 동작을 하는 확산반사판 지지대(220)에 부착되어 피측정잎(T)이 측정부에 밀착되도록 피측정잎(T)에 일정한 힘을 가한다. 따라서, 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치는 한 손으로도 측정동작이 가능하고, 확산반사판 지지대(220)는 본체케이스(110)에 고정홈을 두고, 클립고정부(230)를 끼우거나 빼서 착탈식으로 사용하여, 분광분석장치(100)를 식물의 잎뿐 아니라 과일의 성분측정용으로도 동시에 사용할 수 있게 한다.
도 1 및 도 2(a)에서는 클립고정부(230)가 본체케이스(110)를 둘러싸서 고정되는 형태를 도시하고 있으나, 도 2(b)에 도시된 바와 같은 형태로, 클립고정부(230)가 본체케이스(110)에 형성된 홈에 삽입되거나 체결도구(미 도시)를 사용하여 본체케이스(110)에 부착되도록 할 수도 있다.
도 2(a) 및 도 2(b)에서는 탄성부재로 철심을 감아 두 갈래로 연장한 형태의 스프링을 도시하고 있으나, 탄성력을 제공할 수 있는 부재라면 판 형태의 스프링이나 인장 및 압축 스프링을 사용할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정용 클립의 확산반사판(210) 내에서 빛의 확산 및 반사를 보여주는 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 확산반사판(210)은 피측정잎(T)과 접촉하는 확산판(211), 피측정잎(T)을 투과한 빛을 반사시키는 반사판(212), 및 확산판(211)과 반사판(212)을 둘러싼 프레임(213)으로 구성된다.
확산판(211)은, 피측정잎(T)의 반대측에 위치하는 광원으로부터의 입력광이 피측정잎(T)을 투과하여 입력되면, 입력광을 확산시켜 입력광이 넓고 다양한 각도로 반사판(212)에 입사하도록 한다.
반사판(212)은, 확산판(211)을 통해 확산된 입력광을 반사하여 반사된 확산반사광이 피측정잎(T)의 반대측에 위치하는 분광기로 입력되도록 한다.
이와 같이, 확산반사판(210)은 식물의 잎과 같이 두께가 얇은 피측정잎(T)을 일단 투과한 빛을 확산 및 반사시켜 다시 피측정잎(T)을 투과하여 검출하게 함으로써, 피측정잎(T)과 빛의 반응면적을 넓게 하고, 궁극적으로는 피측정잎(T)의 성분에 관여하는 빛의 파장의 흡광도를 증가시켜 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치의 주요부를 나타내는 부분 단면도이고, 도 5는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치의 광축(C)을 따라 일렬로 배열된 측정부의 광학구조를 나타낸 분해 사시도이다. 도 4에서는 설명의 편의를 위해 클립고정부(230)의 도시를 생략한다.
분광분석장치(100)의 측정부는 본체케이스(110)의 내부에 배치되는 차광경통(111), 분광기(150), 광원부(160), 렌즈부(170), 투명창(180), 및 외부차광부재(120)와 내부차광부재(140)를 포함한다.
광원부(160)는 가시광에서 근적외선까지 넓은 파장대역의 빛을 발산하는 소형램프를 타원형 반사경과 함께 모듈화하여 광출력이 피측정잎(T)으로 집광되도록 형성한다.
광원부(160)는 렌즈부(170)의 중앙부에 형성된 안착홀에 내부차광부재(140)와 함께 고정된다. 이때, 광원부(160)의 전방으로는 투명창(180)이 배치되나, 투명창(180)은 광필터로 대체하여 오염방지와 파장선택성을 갖도록 구성할 수 있다.
렌즈부(170)는 피측정잎(T)에서 입사된 빛을 집광하여 분광기(150)에 입력시킨다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 광원부(160)와 렌즈부(170)의 배치 공간을 별도로 구비하지 않고 광원부(160)와 렌즈부(170)가 배치 공간이 공유하도록(즉, 같은 공간에 배치되도록) 하여 이들이 차지하는 공간을 최소화하고 있다.
내부차광부재(140)는 피측정잎(T)의 안쪽측면의 중심부를 지지하고, 광원부(160)와 렌즈부(170)를 일정간격으로 격리하여 광원부(160)에서 조사된 빛이 피측정잎(T)의 표면에서 반사되어 렌즈부(170)로 입사되는 것을 차단한다. 외부차광부재(120)는 본체케이스(110)의 전방에 구비되어서 피측정잎(T)의 안쪽측면을 지지하고, 외부의 자연광이나 산란광 등이 외부차광부재(120)의 내부로 유입되어 렌즈부(170)에 침투되지 않도록 한다.
분광기(150)는 입력된 빛을 파장별로 분리하는 회절격자와 같은 분광소자와 분리된 파장의 빛을 전기로 변환하는 포토다이오드 어레이로 구성되는 종래의 분광기 또는 소형화된 분광모듈 등을 이용한다.
본 발명의 최소한 하나의 실시예에 있어서, 분광기(150)는 600~1,100nm 파장대역의 소형화된 분광모듈이다.
위와 같은 분광기(150)의 구성에 의해, 피측정잎(T)으로부터 입사된 빛은 렌즈부(170)를 통해 집광되어 차광경통(111) 내에서 유효 입사각 내에 있는 빔(beam)만 분광기(150)의 입력 슬릿을 통과하고 파장별로 분리되어 분광 스펙트럼 데이터가 생성된다.
확산반사판(210)은 분광분석장치(100)의 측정부에 피측정잎(T)이 고정되도록 피측정잎(T)의 바깥쪽측면에 밀착하도록 구성한다. 확산반사판(210)의 안쪽으로는 광원부(160)에서 조사되어 피측정잎(T)을 투과한 빛을 확산시키는 확산판(211)과 확산된 빛을 반사시키는 반사판(212)을 구비한다.
확산판(211)은 일정한 두께를 갖는 백색의 테플론(불소수지)과 같이 재질의 분포가 균일하고 온도 등의 환경에 변형이 없는 재료인 것이 바람직하다. 반사판(212)은 가시광부터 근적외선까지의 넓은 파장대역의 빛에 대한 반사율이 좋은 금박 또는 은박 형태로 얇게 제작되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 광원부(160)로부터 피측정잎(T)을 투과한 빛은 확산판(211) 내부에서 넓게 확산되고, 반사판(212)으로부터 넓은 영역에서 반사되어 다시 확산판(211) 내부에서 확산되어 피측정잎(T)을 투과함으로써, 피측정잎(T)의 넓은 부위를 균일하게 측정할 수 있고, 피측정잎(T)의 두께나 형상에 따른 빛의 왜곡현상을 최소화하여 재현성이 좋고 정밀한 측정이 이루어질 수 있게 한다.
확산반사판(210)은 확산반사판 지지대(220)의 회전축(290)에 거치되어 식물의 잎의 다양한 두께에도 피측정잎(T)을 밀착하여 고정하도록 한다. 확산반사판 지지대(220)는 본체케이스(110)의 일측면에 지지되는 회전축(280)에 의해 축 고정되어 있고, 회전축(280)에는 스프링(240)을 움직일 수 있도록 끼움으로써, 확산반사판(210)이 본체케이스(110)의 측정부에 밀착하는 작용을 한다.
즉, 측정 시에 확산반사판 지지대(220)를 눌러 확산반사판(210)을 벌리고 피측정잎(T)의 일측면을 측정부에 대고 손을 떼면 확산반사판(210)이 닫혀 밀착되도록 일정한 힘이 주어지도록 한다.
도 6은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치의 신호처리를 나타내는 기능 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 회로보드(190)는, 아날로그 신호처리부(191), 광원구동부(192), 마이크로프로세서(CPU)(193), 외부통신부(194), 및 전원부(195)를 포함한다.
광원부(160)는 광원구동부(192)와 연결되어 작동되고, 피측정잎(T)에서 입력되는 빛은 분광기(150)에서 파장별로 분리, 아날로그신호로 검출되어 회로보드(190)의 아날로그 신호처리부(191)에 연결된다.
아날로그 신호처리부(191)에서는 파장별로 검출된 아날로그신호를 디지털신호로 A/D변환하여 스펙트럼 데이터를 획득한다. 스펙트럼 데이터는 마이크로프로세서(193)에서 연산하거나, 외부통신부(194)의 유무선통신으로 컴퓨터나 스마트폰 등의 외부 연산장치에 전송될 수 있다. 휴대형의 분광분석장치(100)를 구성하기 위해서는 배터리를 내장하고 충전하는 방식의 전원부(195)를 구성할 수 있다.
위와 같은 구성을 갖는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치의 작용은 다음과 같다.
먼저 분광분석장치(100)의 측정부에 피측정잎(T)을 제거한 상태에서 확산반사판(210)을 본체케이스(110)의 측정부에 밀착시키면, 광원부(160)에서 조사된 빛이 확산반사판(210)의 확산판(211)과 반사판(212)으로부터 확산 및 반사되어 입력되고, 이때 분광기(150)로부터 기준 스펙트럼을 획득한다.
다음으로 분광분석장치(100)의 측정부에 피측정잎(T)을 삽입하고 빛을 조사하여 마찬가지로 시료(잎)의 스펙트럼을 획득하고, 기준 스펙트럼과 시료 스펙트럼을 비교 연산하여 흡수 스펙트럼을 산출한다.
도 7은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과 잎의 분광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 8은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과 잎의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 9는 도 8에 보이는 엽수분 흡수대역(900-1000 nm)의 흡수 스펙트럼을 확대한 그래프이다. 도 10은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과의 엽록소 예측성능을 나타낸 그래프이다. 도 11은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과의 엽질소 예측성능을 나타낸 그래프이다. 도 12는 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 획득한 사과의 엽수분 예측성능을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 최소한 하나의 실시예에 따른 엽성분 측정장치로 측정한 여러 사과 잎의 시료 스펙트럼과 기준 스펙트럼을 정규화하여 나타낸 그래프이다. 이로부터 도 8의 그래프에 나타낸 흡수 스펙트럼은 기준 스펙트럼과 시료 스펙트럼을 비교하여 로그(log) 계산 및 2차미분값 형태로 변환한 것이다.
도 7과 도 8에서 나타낸 것과 같이, 엽록소에 흡수가 나타나는 650~800nm 파장대역의 흡수 피크가 수분에 흡수가 나타나는 900~980nm 파장대역의 흡수 피크에 비해서 훨씬 크게 변화됨을 알 수 있으며, 도 9의 그래프에 확대하여 나타낸 것과 같이, 엽록소보다 상대적으로 낮지만 잎의 수분량에 따른 흡수피크의 변화를 확연하게 관찰할 수 있다.
종래의 통상의 정량적 분광분석기술(quantitative spectroscopic analysis)에서는 예측성능을 확인하기 위해서는, 획득한 흡수 스펙트럼과 실제 값의 상관관계(correlation)를 회귀분석(regression analysis) 알고리즘을 이용하여 판단할 수 있다.
도 10내지 도 12에서는 본 발명의 엽성분 측정장치의 실시 예로 획득한 사과 잎의 흡수 스펙트럼과 사과 잎의 엽록소, 질소, 수분량과 같은 실제 값과의 상관관계를 종래의 PLSR(partial least square regression) 회귀분석 알고리즘을 이용한 예측성능을 나타낸다.
도 10은 엽록소량의 예측성능을, 도 11은 엽질소량의 예측성능을, 도 12는 엽수분량의 예측성능을 나타내고 있으며, 결과는 모두 높은 상관계수(Pearson correlation coefficient; R2)를 나타내고 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
100: 분광분석장치 110: 본체케이스
120: 외부차광부재 130: 측정스위치
140: 내부차광부재 150: 분광기
160: 광원부 170: 렌즈부
180: 투명창 190: 회로보드
200: 엽성분 측정용 클립 210: 확산반사판
211: 확산판 212: 반사판
213: 프레임 220: 확산반사판 지지대
230: 클립고정부 240: 스프링(탄성부재)
280,290: 회전축 C: 광축
T:피측정잎

Claims (6)

  1. 분광분석장치에 착탈 가능한 엽성분 측정용 클립에 있어서,
    피측정잎의 일측면에서 상기 분광분석장치의 측정부에 대해 잎을 고정시키는 확산반사판;
    상기 확산반사판을 지지하는 확산반사판 지지대;
    상기 엽성분 측정용 클립을 상기 분광분석장치의 본체케이스에 고정시키는 클립고정부; 및
    상기 확산반사판 지지대에 탄성력을 제공하는 탄성부재
    를 구비하고,
    상기 확산반사판은,
    상기 피측정잎과 접촉하는 확산판,
    상기 분광분석장치의 광원으로부터 출력되어 상기 피측정잎을 투과한 빛을 반사하는 반사판, 및
    상기 확산판과 상기 반사판을 둘러싼 프레임
    을 포함하는,
    엽성분 측정용 클립.
  2. 상기 확산반사판 지지대는, 지렛대 작용으로 상기 피측정잎이 상기 측정부에 밀착되도록 상기 확산반사판에 일정한 힘을 가하는,
    엽성분 측정용 클립.
  3. 상기 확산반사판은, 상기 피측정잎의 반대측에 위치하는 상기 광원으로부터의 입력광이 상기 피측정잎을 투과하여 입력되면, 상기 반사판을 향해 상기 입력광을 확산시키는,
    엽성분 측정용 클립.
  4. 상기 반사판은, 상기 확산판을 통해 확산된 상기 입력광을 반사하여 반사된 확산반사광이 상기 피측정잎을 투과하여 상기 피측정잎의 반대측에 위치하는 상기 분광분석장치의 분광기로 입력되도록 하는,
    엽성분 측정용 클립.
  5. 제1항에서 제4항의 어느 한 항에 기재된 엽성분 측정용 클립; 및
    상기 분광분석장치
    를 구비하고,
    상기 분광분석장치는,
    외부광을 차단하도록 덮는 외부차광부재, 및
    상기 피측정잎으로부터 입사되는 상기 확산반사광을 수집하는 렌즈부
    를 더 포함하고,
    상기 분광기는, 상기 렌즈부를 통해 집광되어 입사되는 상기 확산반사광을 파장별로 분리하여 검출하고,
    상기 렌즈부의 중앙부에는 안착홀이 형성되고,
    상기 광원부는 상기 안착홀 내에 배치되어, 상기 확산반사판, 상기 렌즈부, 및 상기 분광기는 동일한 광축 상에 일렬로 배열되는,
    엽성분 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분광분석장치는, 내면으로 상기 광원부가 밀착되어 결합되고, 외면은 상기 안착홀 내벽에 밀착되어 결합되고, 전방은 상기 렌즈부의 전면으로 돌출되는 내부차광부재를 더 포함하는,
    엽성분 측정장치.
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