RU2565273C1 - Method of determining level of physiological maturity of seeds and device for its implementation - Google Patents
Method of determining level of physiological maturity of seeds and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565273C1 RU2565273C1 RU2014127091/13A RU2014127091A RU2565273C1 RU 2565273 C1 RU2565273 C1 RU 2565273C1 RU 2014127091/13 A RU2014127091/13 A RU 2014127091/13A RU 2014127091 A RU2014127091 A RU 2014127091A RU 2565273 C1 RU2565273 C1 RU 2565273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seeds
- infrared radiation
- level
- physiological maturity
- determining
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам определения уровня физиологической зрелости семян сельскохозяйственных культур, и может быть использовано для оценки качества семян сельскохозяйственных культур.The invention relates to agriculture, in particular to methods for determining the level of physiological maturity of seeds of agricultural crops, and can be used to assess the quality of seeds of agricultural crops.
Уровень техникиState of the art
Известен инфракрасный тепловизор, состоящий из корпуса, с приемным окном, фотоприемника инфракрасного излучения, выполненного в виде фотодиода и размещенного в специальной камере, системы кадровой и строчной развертки, состоящей из зеркал кадровой и строчной развертки, системы фокусирования, выполненной в виде фокусной линзы, и предварительного усилителя, соединенного с ЭВМ, отличающийся тем, что инфракрасный тепловизор дополнительно содержит опорный контрольный излучатель, размещенный перед зеркалом кадровой развертки в верхней части, и плату интерфейса, которая соединена с ЭВМ через LPT-порт или с системой шиной USB, приемное окно имеет защитный элемент, выполненный в виде шторок или диафрагмы, камера фотоприемника инфракрасного излучения выполнена из металла, фокусирующая линза выполнена из кремния (см. патент RU №42412, МПК А61В 6/00, опубл. 10.12.2004).Known infrared imager consisting of a housing with a receiving window, an infrared photodetector made in the form of a photodiode and placed in a special camera, a vertical and horizontal scanning system consisting of vertical and horizontal scanning mirrors, a focusing system made in the form of a focal lens, and a pre-amplifier connected to a computer, characterized in that the infrared thermal imager further comprises a reference control emitter located in front of the frame scan mirror in the upper hour a tee, and an interface board that is connected to a computer via an LPT port or to the system via a USB bus, the receiving window has a protective element made in the form of shutters or aperture, the infrared photodetector camera is made of metal, the focusing lens is made of silicon (see patent RU No. 42412, IPC АВВ 6/00, published on December 10, 2004).
Недостатком данного тепловизора является высокая стоимость оборудования и невозможность на тепловизоре, без дополнительной обработки на персональном компьютере получать информацию о температуре не в конкретной точке, а с определенной поверхности, кроме того, измеряющее устройство и измеряемый объект не имеют единого корпуса, что приводит к влиянию посторонних помех.The disadvantage of this thermal imager is the high cost of equipment and the inability to obtain temperature information from a thermal imager without additional processing on a personal computer, but from a specific surface, in addition, the measuring device and the measured object do not have a single enclosure, which leads to the influence of unauthorized persons interference.
Так же известно устройство, инфракрасный термометр, содержащий корпус, на внешней стороне которого расположены дисплей и кнопка включения; в корпусе размещены инфракрасное сенсорное устройство, приемник излучения, аналого-цифровой преобразователь и автономный источник питания (см. патент RU №74282, МПК А61В 5/00, опубл. 27.06.2008).A device is also known, an infrared thermometer comprising a housing, on the outside of which there is a display and a power button; an infrared sensor device, a radiation receiver, an analog-to-digital converter and an autonomous power source are located in the housing (see patent RU No. 74282, IPC АВВ 5/00, published on June 27, 2008).
Недостатком данного устройства является невозможность получить информацию о температуре с определенной поверхности, т.к. инфракрасный термометр предназначен для измерения температуры в конкретной точке, кроме того, измеряющее устройство и измеряемый объект не имеют единого корпуса, что приводит к влиянию посторонних помех.The disadvantage of this device is the inability to obtain information about the temperature from a certain surface, because an infrared thermometer is designed to measure temperature at a specific point, in addition, the measuring device and the measured object do not have a single housing, which leads to the influence of extraneous interference.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является пирометр спектрального отношения, состоящий из объектива, фотодиодного приемника излучения, светофильтра излучения, переключателя, усилителя, микропроцессора с двумя встроенными аналого-цифровыми преобразователями, элемента питания и индикатора температуры. Объектив фокусирует изображение объекта измерения на фотоприемнике. Светофильтр поглощает излучение видимой части спектра. При этом выходной сигнал фотоприемника подается через усилитель на микропроцессор. Сигнал с микропроцессора поступает на индикатор температуры, к которому можно подключить электронный индикатор, компьютер или самописец (см. патент RU №2485458, МПК G01J 5/60, опубл. 20.06.2013).The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted by the authors for the prototype is a spectral ratio pyrometer consisting of a lens, a photodiode radiation receiver, a radiation filter, a switch, an amplifier, a microprocessor with two built-in analog-to-digital converters, a battery and a temperature indicator. The lens focuses the image of the measurement object on the photodetector. The light filter absorbs radiation of the visible part of the spectrum. In this case, the output signal of the photodetector is fed through the amplifier to the microprocessor. The signal from the microprocessor goes to a temperature indicator, to which you can connect an electronic indicator, a computer or a recorder (see patent RU No. 2485458, IPC G01J 5/60, publ. 06/20/2013).
Недостатком данного устройства является использование объектива на основе оптической линзы, которая вместе с инфракрасным излучением пропускает и излучение видимой части спектра, кроме того, для устранения шумовых помех в устройстве применяется светочувствительный фильтр, что приводит к снижению чувствительности устройства за счет ослабления потока излучения.The disadvantage of this device is the use of a lens based on an optical lens, which, along with infrared radiation, also transmits radiation of the visible part of the spectrum, in addition, a light-sensitive filter is used to eliminate noise interference in the device, which reduces the sensitivity of the device by attenuating the radiation flux.
Известен способ оценки качества семян, имеющих семядолю, который включает проращивание семян в растильне и проведение оценки их качества.A known method for assessing the quality of seeds having a cotyledon, which includes the germination of seeds in a germination and assessment of their quality.
Проращивание семян осуществляется в течение 7-8 суток в зависимости от вида исследуемой культуры в растильне, стенки которой имеют высоту, равную оптимальной глубине заделки семян. При этом семена укладывают в ячейки растильни с имеющимися в верхней части прорезями, размер которых меньше габарита семядоли. Проводят подсчет количества петелек, которые вышли за пределы края растильни, а оценку качества семян проводят путем определения нормы высева по следующей формуле:Germination of seeds is carried out within 7-8 days, depending on the type of the studied culture in the germination, the walls of which have a height equal to the optimal depth of seed placement. In this case, the seeds are placed in the cells of the germination with the slots available in the upper part, the size of which is smaller than the cotyledon. They count the number of loops that extend beyond the edge of the germination, and assess the quality of the seeds by determining the seeding rate using the following formula:
где Н - норма высева, кг/га; М - масса 1000 семян, г; К - количество всходов, шт/м2; Ч - чистота семян, %; Вз - всхожесть семян с петелькой более 3 см, %; В - всхожесть семян с петелькой менее 3 см, %; К - коэффициент, (см. патент RU №2362318 С2, МПК A23K 1/16, опубл. 27.07.2009).where N is the seeding rate, kg / ha; M - weight of 1000 seeds, g; K is the number of seedlings, pcs / m 2 ; H - seed purity,%; In s - seed germination with a loop of more than 3 cm,%; B - seed germination with an eyelet less than 3 cm,%; K is the coefficient, (see patent RU No. 2362318 C2, IPC
Основным недостатком данного способа является невозможность определить и отделить всхожие от невсхожих семян до их прорастания и большое количество времени на проведение анализа.The main disadvantage of this method is the inability to identify and separate germinating from non-germinating seeds before germination and a large amount of time for analysis.
Так же известен «Способ оценки посевных качеств семян», для анализа качества берут навеску семян, каждому семени присваивают номер, взвешивают на аналитических весах, на рентгеноскопической установке получают рентгенограммы семян и измеряют длину, ширину и периметр изображений. Сравнение проводится по следующим показателям: масса семян, площадь рентгенопрозрачности семян, длина семян, ширина семян, периметр непрозрачной части семян, удлиненность, длина гипокотиля 10-дневных проростков, вес гипокотиля 10-дневных проростков, вес надземной части 10-дневных проростков, вес семядолей 10-дневных проростков, среднее время появления всходов, (см. АС SU №1667667, МПК А01С 1/00, опубл. 07.08.1991).The “Method for assessing the sowing qualities of seeds” is also known, for quality analysis they take a sample of seeds, each number is assigned a number, weighed on an analytical balance, x-rays of the seeds are obtained on a fluoroscopic unit and the length, width and perimeter of the images are measured. The comparison is based on the following indicators: seed weight, area of x-ray transparency of seeds, seed length, seed width, perimeter of the opaque part of seeds, elongation, length of the hypocotyl of 10-day-old seedlings, weight of the hypocotyl of 10-day-old seedlings, weight of the aerial part of 10-day-old seedlings, weight of cotyledons 10-day-old seedlings, the average time of emergence of seedlings, (see AS SU No. 1667667, IPC
Недостатками данного способа является значительная трудоемкость, занимает достаточно долгий период времени, требует большого количества ручной работы и при этом невозможно определить и отделить всхожие семена от невсхожих до их прорастания.The disadvantages of this method is the significant complexity, takes a sufficiently long period of time, requires a large amount of manual work, and it is impossible to identify and separate germinating seeds from unimprovable ones before germinating.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является способ определения биологически ценных семян кукурузы. Способ включает фотографирование семян тепловизором, до и после обрабатки электромагнитным полем крайне высокой частоты, после которой проводят сравнение температуры каждого семени до и после воздействия электромагнитного поля крайне высокой частоты. При этом фотографирование и определение температуры проводят перед обработкой электромагнитным полем крайне высокой частоты с длиной волы 5,6 мм и частотой 53,3-53,7 ГГц с экспозицией 10-15 мин и после окончания воздействия электромагнитным полем крайне высокой частоты проводят повторное фотографирование и сравнение температуры семян. Если разница температур составит от 3,3°C до 5,3°C, то семена не являются биологически ценными, а если разница температур составит от 5,3°C до 7,1°C, то семена являются биологически ценными (см. патент RU №2506734, МПК А01С 1/00, опубл. 20.02.2014).The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted by the authors for the prototype is a method for determining biologically valuable seeds of corn. The method includes photographing seeds with a thermal imager, before and after processing with an electromagnetic field of extremely high frequency, after which the temperature of each seed is compared before and after exposure to an electromagnetic field of extremely high frequency. In this case, photographing and determining the temperature is carried out before processing with an electromagnetic field of extremely high frequency with a wavelength of 5.6 mm and a frequency of 53.3-53.7 GHz with an exposure of 10-15 minutes, and after exposure to an electromagnetic field of extremely high frequency, repeated photographing is carried out and seed temperature comparison. If the temperature difference is from 3.3 ° C to 5.3 ° C, then the seeds are not biologically valuable, and if the temperature difference is from 5.3 ° C to 7.1 ° C, then the seeds are biologically valuable (see patent RU No. 2506734, IPC
Недостатками данного способа являются трудоемкость определения уровня физиологической зрелости партии семян в целом, что приводит к уменьшению точности проводимого анализа качества семян, продолжительность воздействия электромагнитного поля крайне высокой частоты 10-15 мин приводит к биостимуляции семян.The disadvantages of this method are the complexity of determining the level of physiological maturity of the batch of seeds as a whole, which leads to a decrease in the accuracy of the analysis of the quality of seeds, the duration of exposure to an electromagnetic field of extremely high frequency of 10-15 minutes leads to biostimulation of seeds.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения уровня физиологической зрелости семян и устройства для его реализации, позволяющего за счет сокращения времени воздействия электромагнитного поля крайне высокой частоты на семена устранить эффект биостимуляции, а также оснастить селекционеров точным и объективным методом определения уровня физиологической зрелости партии семян сельскохозяйственных культур до посева и увеличение надежности измерения энергии инфракрасного излучения семян.The objective of the invention is to develop a method for determining the level of physiological maturity of seeds and a device for its implementation, which allows reducing the effect of biostimulation by reducing the time of exposure of an electromagnetic field of extremely high frequency to seeds and equipping breeders with an accurate and objective method for determining the level of physiological maturity of a batch of seeds of agricultural crops before sowing and increasing the reliability of measuring the energy of infrared radiation of seeds.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого способа определения уровня физиологической зрелости семян, включающий обработку семян электромагнитным полем крайне высокой частоты, при этом продолжительность воздействия электромагнитного поля крайне высокой частоты составляет 4-5 мин, при этом сравнивают разницу инфракрасного излучения семян до и после обработки электромагнитным полем крайне высокой частоты с эталонным графиком энергии инфракрасного излучения физиологически зрелых семян.The technical result that can be achieved using the proposed method for determining the level of physiological maturity of seeds, including processing the seeds with an electromagnetic field of extremely high frequency, the duration of exposure to an electromagnetic field of extremely high frequency is 4-5 minutes, and the difference between the infrared radiation of the seeds to and after treatment with an electromagnetic field of extremely high frequency with a reference graph of the infrared energy of physiologically mature seeds.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого устройства для определения уровня физиологической зрелости семян, содержащее объектив, линзу, аналого-цифровой преобразователь, при этом оно дополнительно снабжено корпусом, имеющим отверстие для помещения навески семян в нижней части корпуса, основанием, измерительным датчиком инфракрасного излучения, установленным в крышке корпуса, при этом нижняя часть корпуса, закрепленная к основанию размещенная в оправу, измерительный датчик инфракрасного излучения через аналого-цифровой преобразователь соединен с персональный компьютер, на котором установлено программное обеспечение для обработки данных, линзу объектива используют выполненную из кремния.The technical result that can be achieved using the proposed device for determining the level of physiological maturity of seeds, containing a lens, a lens, an analog-to-digital converter, while it is additionally equipped with a housing having an opening for placing a sample of seeds in the lower part of the housing, a base, a measuring sensor infrared radiation mounted in the housing cover, while the lower part of the housing, fixed to the base, placed in the frame, measuring infrared radiation sensor a cut analog-to-digital converter is connected to a personal computer on which data processing software is installed, the lens of the lens is made of silicon.
Таким образом, технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемых способа и устройства, сводится к сокращению времени воздействия ЭМП КВЧ на семена и повышению точности определения качества партии семян сельскохозяйственных культур до посева, увеличение надежности измерения энергии инфракрасного излучения семян.Thus, the technical result that can be achieved using the proposed method and device is to reduce the time of exposure to EHF EMF on seeds and improve the accuracy of determining the quality of a batch of seeds of crops before sowing, increasing the reliability of measuring the energy of infrared radiation of seeds.
Таким образом, технический результат достигается с помощью способа определения уровня физиологической зрелости семян, включающем обработку семян электромагнитным полем крайне высокой частоты с длиной волны 5,6 мм (частотой 53,3…53,7 ГГц), согласно изобретению, при обработке семян электромагнитным полем крайне высокой частоты продолжительность воздействия составляет 4-5 мин, при этом сравнивают разницу энергии инфракрасного излучения семян после обработки электромагнитным полем крайне высокой частоты и перед воздействием электромагнитным полем крайне высокой частоты, причем сравнивают разницу энергии инфракрасного излучения семян до и после обработки электромагнитным полем крайне высокой частоты с эталонным графиком энергии инфракрасного излучения семян полной физиологической зрелости.Thus, the technical result is achieved using a method for determining the level of physiological maturity of seeds, including treating seeds with an electromagnetic field of extremely high frequency with a wavelength of 5.6 mm (frequency 53.3 ... 53.7 GHz), according to the invention, when treating seeds with an electromagnetic field extremely high frequency exposure duration is 4-5 minutes, while comparing the difference in the energy of infrared radiation of seeds after treatment with an electromagnetic field of extremely high frequency and before exposure to electromagnetic m field of extremely high frequency, and compare the difference in the energy of infrared radiation of seeds before and after treatment with an electromagnetic field of extremely high frequency with a reference graph of the energy of infrared radiation of seeds of full physiological maturity.
Технический результат достигается с помощью устройства для определения уровня физиологической зрелости семян, содержащего объектив, линзу, аналого-цифровой преобразователь, оно дополнительно снабжено корпусом, имеющим отверстие в нижней части корпуса для помещения навески семян, основанием, измерительным датчиком, который измеряет энергию ИК-излучения, испускаемую семенами, а затем преобразует температуру поверхности семян в электрический сигнал, установленным в крышке корпуса, при этом нижняя часть корпуса, крепящаяся к основанию, помещается в оправу, формируемый сигнал с измерительного датчика поступает через аналого-цифровой преобразователь на персональный компьютер, на котором установлено программное обеспечение для обработки данных, причем линза объектива используется выполненная из кремния.The technical result is achieved using a device for determining the physiological maturity of seeds, containing a lens, a lens, an analog-to-digital converter, it is additionally equipped with a housing having an opening in the lower part of the housing for placing a sample of seeds, a base, a measuring sensor that measures the energy of infrared radiation emitted by the seeds, and then converts the temperature of the surface of the seeds into an electrical signal installed in the lid of the housing, while the lower part of the housing, attached to the base, omeschaetsya a rim formed from the measuring sensor signal supplied through the analog-digital converter to the personal computer on which is installed software for data processing, the objective lens used is made of silicon.
Сравнение заявляемого способа с прототипом показывает, что новым является сокращение времени воздействия электромагнитного поля крайне высокой частоты на семена, что позволяет устранить эффект биостимуляции семян.Comparison of the proposed method with the prototype shows that the new is to reduce the time of exposure to an electromagnetic field of extremely high frequency on the seeds, which eliminates the effect of biostimulation of seeds.
Сравнение разницы энергии инфракрасного излучения до и после обработки семян электромагнитным полем крайне высокой частоты с эталонным графиком энергии инфракрасного излучения физиологически зрелых семян повышает точность определения качества семян сельскохозяйственных культур до посева.Comparison of the difference in infrared energy before and after seed treatment with an extremely high frequency electromagnetic field with a reference infrared energy graph of physiologically mature seeds increases the accuracy of determining the quality of agricultural seeds before sowing.
Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что новым является использование в объективе заявляемого устройства кремниевой линзы, пропускающей только излучение в инфракрасном диапазоне.Comparison of the claimed device with the prototype shows that the use of a silicon lens transmitting only radiation in the infrared range in the lens of the claimed device is new.
Для измерения энергии ИК-излучения семян использован датчик, установленный в крышке корпуса.To measure the energy of the infrared radiation of the seeds, a sensor installed in the lid of the housing was used.
Корпус, крышка, оправа для нижней части корпуса, основание обеспечивают исключение посторонних помех и повышение точности определения качества семян сельскохозяйственных культур.The housing, the cover, the frame for the lower part of the housing, the base ensure the exclusion of extraneous interference and increase the accuracy of determining the quality of seeds of agricultural crops.
Сущность способа определения уровня физиологической зрелости семян и устройства для его реализации заключается в следующем: отбирают навеску семян кукурузы в соответствии с ГОСТ 12036-85 - «Семена сельскохозяйственных культур. Правила приемки и методы отбора проб» и помещают в непроводящую тепло тару. Измеряют энергию ИК-излучение данной навески семян с помощью устройства для определения уровня физиологической зрелости семян. Затем эту навеску помещают под рупор излучателя ЭМП КВЧ на расстояние 1-4 см от излучателя и проводят обработку в течение 4-5 мин. Сразу по окончанию времени воздействия ЭМП на семена повторно измеряют энергию ИК-излучение навески семян устройством для определения уровня физиологической зрелости семян. Разность изменения температуры навески семян до и после воздействия на нее ЭМП КВЧ сравнивают с эталонным графиком энергии ИК-излучения физиологически зрелых семян в данной партии. Например, если температура нагрева семян составила 3,4°C, на эталонном графике энергии ИК-излучения физиологически зрелых семян данной фракции находим отметку соответствующую показанию температуры нагрева семян на 3,4°C и определяем, что данная навеска семян содержит 90% физиологически зрелых зерновок кукурузы.The essence of the method for determining the level of physiological maturity of seeds and a device for its implementation is as follows: a sample of corn seeds is selected in accordance with GOST 12036-85 - "Seeds of agricultural crops. Acceptance rules and sampling methods ”and place the container in a non-conductive heat. Energy is measured. The infrared radiation of a given sample of seeds is measured using a device for determining the level of physiological maturity of seeds. Then this sample is placed under the horn of the emitter EHF EMF at a distance of 1-4 cm from the emitter and processing is carried out for 4-5 minutes. Immediately at the end of the time the EMF affects the seeds, the energy of the IR radiation of the sample of the seeds is measured again with a device to determine the level of physiological maturity of the seeds. The difference in temperature changes of a sample of seeds before and after exposure to EHF EMF is compared with a reference graph of the infrared energy of physiologically mature seeds in a given batch. For example, if the heating temperature of seeds was 3.4 ° C, on the reference graph of the infrared energy of physiologically mature seeds of this fraction, we find a mark corresponding to the temperature of heating seeds by 3.4 ° C and determine that this weight of seeds contains 90% physiologically mature corn kernels.
Краткое описание чертежей и других материаловBrief description of drawings and other materials
На фиг. 1 дано устройство для определения уровня физиологической зрелости семян.In FIG. 1 gives a device for determining the level of physiological maturity of seeds.
На фиг. 2, то же, эталонный график энергии ИК-излучения физиологически зрелых семян в данной фракции.In FIG. 2, the same, reference graph of the energy of infrared radiation of physiologically mature seeds in this fraction.
На фиг. 3, то же, график динамики изменения температуры зерновок кукурузы при воздействии на них ЭМП КВЧ.In FIG. 3, the same graph of the dynamics of changes in the temperature of corn kernels when exposed to EHF EMF.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Способ определения уровня физиологической зрелости семян и устройство для его реализации характеризуется эффектом нагрева диэлектрика в переменном электромагнитном поле, при этом диэлектрические свойства семян зависят от наличия и количества связанной воды в растительных клетках, а качество семян конкретной партии в целом устанавливают по величине нагрева навески семян на эталонном графике энергии ИК-излучения физиологически зрелых семян соответствующей данной фракцией семян.The method for determining the level of physiological maturity of seeds and the device for its implementation is characterized by the effect of heating the dielectric in an alternating electromagnetic field, while the dielectric properties of the seeds depend on the presence and amount of bound water in the plant cells, and the quality of the seeds of a particular batch as a whole is determined by the heating of the weight of seeds on reference graph of infrared energy of physiologically mature seeds corresponding to the given fraction of seeds.
Проведение анализа проходит в следующем порядке (на примере кукурузы):The analysis takes place in the following order (for example, corn):
1. Из партии семян кукурузы берут навеску семян 50 г методом среднего отбора пробы.1. A sample of 50 g of seeds is taken from a batch of corn seeds using a medium sampling method.
2. Данную навеску помещают в тару, изготовленную из теплоизоляционного материала (например, пенопласта).2. This sample is placed in a container made of a heat-insulating material (for example, foam).
3. Перед обработкой навески семян ЭМП КВЧ измеряют энергию ИК-излучения с помощью устройства для определения уровня физиологической зрелости семян (Фиг. 1).3. Before processing the sample seeds EMF EHF measure the energy of infrared radiation using a device to determine the level of physiological maturity of the seeds (Fig. 1).
4. Далее эту навеску помещают под рупор излучателя ЭМП КВЧ на расстоянии 1-4 см от излучателя и производят обработку при экспозиции 4-5 минут и длине волны 5,6 мм.4. Next, this sample is placed under the horn of the emitter EHF EMF at a distance of 1-4 cm from the emitter and is processed at an exposure of 4-5 minutes and a wavelength of 5.6 mm.
5. После окончания воздействия на навеску семян ЭМП КВЧ повторно измеряют энергию ИК-излучения с помощью устройства для определения уровня физиологической зрелости семян.5. After exposure to the sample of seeds is completed, the EHF EMF is re-measured the infrared energy using a device to determine the level of physiological maturity of the seeds.
6. Используя эталонный график энергии ИК-излучения физиологически зрелых семян данной фракции (Фиг. 2), делают заключение об уровне физиологической зрелости семян в данной партии в процентном соотношении.6. Using a reference graph of the energy of infrared radiation of physiologically mature seeds of this fraction (Fig. 2), make a conclusion about the level of physiological maturity of seeds in this batch in a percentage ratio.
Устройство для определения уровня физиологической зрелости семян (Фиг. 2) состоит из корпуса 1, который с целью снижения потерь тепла и исключения шумовых помех обернут металлической фольгой (на фиг. не обозначен), используемой в качестве изолятора. Нижняя часть корпуса 1 помещена в оправу 2, крепящуюся к основанию 3. В нижней части корпуса 1 имеется отверстие (на фиг. не обозначено) для помещения навески исследуемых семян 4. В верхней части корпуса 1 помещается объектив 5 с кремниевой линзой 6. Энергия ИК-излучения навески семян 4 фокусируется на измерительном датчике 7 инфракрасного излучения с техническими характеристиками: температурная чувствительность - <80 мK; спектральный диапазон - 8-14 цм; погрешность - ±2°C, ±2% от показания, который помещается в центральной части крышки 8 с внутренней стороны. Измерительный датчик 7 инфракрасного излучения 1 подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 9. Аналого-цифровой преобразователь 9 поступающий сигнал от измерительного датчика 7 передает на персональный компьютер 10, на котором установлена программа ZetLab. Обработка данных происходит в программном обеспечении ZetLab - многоканальном осциллографе, предназначенном для оценки формы сигнала, измерения мгновенных значений и отображения параметрической зависимости сигналов.A device for determining the level of physiological maturity of seeds (Fig. 2) consists of a
Таким образом, устройство для определения уровня физиологической зрелости семян отличается тем, что для устранения посторонних помех инфракрасный датчик и объект измерения энергии ИК-излучения помещаются в закрытый экранированный единый корпус 1, а энергия инфракрасного излучения фокусируется на измерительном датчике 7 с помощью кремниевой линзы, пропускающей только излучение в ИК диапазоне, что позволяет исключить из конструкции светочувствительный фильтр.Thus, the device for determining the level of physiological maturity of seeds is characterized in that, to eliminate extraneous interference, the infrared sensor and the infrared energy measuring object are placed in a closed shielded
Устройство для определения уровня физиологической зрелости семян работает следующим образом: навеску семян 4 помещают в нижнюю часть корпуса 1 через отверстие, которое закрывается оправой 2 для устранения посторонних помех. Навеска семян 4 является источником энергии ИК-излучения, которое кремниевой линзой 6, размещенной в объективе 5 в верхней части корпуса 1, фокусируется на измерительном датчике 7, установленном в центральной части крышки 8, которая помещается над объективом 5. Затем формируемый сигнал с измерительного датчика 7 инфракрасного излучения поступает через аналого-цифровой преобразователь 9 на персональный компьютер 10, на котором установлено программное обеспечение ZetLab - многоканальный осциллограф, где происходит обработка поступающих данных.A device for determining the level of physiological maturity of seeds works as follows: a sample of
Эталонный график энергии ИК-излучения физиологически зрелых семян данной фракции строят следующим образом (на примере кукурузы) (Фиг. 3). По методике, описанной в патенте «Способ определения биологической ценности семян кукурузы» (см. патент RU №2506734, МПК А01С 1/00, опубл. 20.02.2014), отбирают три навески семян по 50 г. Первая навеска семян 4 должна состоять из семян 4 с наиболее высоким уровнем физиологической зрелости, что будет соответствовать 100% высокого уровня физиологически зрелых семян 4 в данной фракции, вторая навеска комплектуется из семян, на 50% состоящих из наиболее высокого уровня физиологически зрелых семян, и на 50% из семян с наиболее низкими показателями физиологической зрелости, что будет соответствовать 50% высокого уровня физиологически зрелых семян в данной фракции. Третья навеска 4 формируется из соотношения 20% наиболее высокого уровня физиологически зрелых семян 4, к 80% семян 4 с низкими показателями по физиологической зрелости, что соответствует 20% высокого уровня физиологически зрелых семян 4 в данной фракции.The reference graph of the infrared energy of physiologically mature seeds of this fraction is constructed as follows (for example, corn) (Fig. 3). According to the method described in the patent “Method for determining the biological value of corn seeds” (see patent RU No. 2506734,
Затем у первой навески семян 4 кукурузы измеряют энергию ИК-излучения с помощью устройства для определения уровня физиологической зрелости семян 4. Далее на данную навеску воздействуют ЭМП КВЧ в течение 4-5 минут длиной волны 5,6 мм. После воздействия ЭМП на навеску семян 4 снова измеряют энергию ИК-излучения. Например, нагрев первой навески семян 4 составил 3,8°C. Полученный результат изменения температуры у данной навески семян 4 соответствует уровню изменения температуры навески семян 4, состоящей из 100% высокого уровня физиологически зрелых семян в данной фракции. У второй и третьей навесок семян 4 соответственно изложенной методике определяют изменение температуры. Для второй навески семян 4 изменение температуры составило 1,9°C, что соответствует изменению температуры навески семян 4, состоящей из 50% высокого уровня физиологически зрелых семян в данной фракции. Для третьей навески семян 4 изменение температуры составило 0,7°C, что соответствует изменению температуры навески семян 4, состоящей из 20% высокого уровня физиологически зрелых семян в данной фракции.Then, at the first sample of
По полученным данным строят эталонный график энергии ИК-излучения физиологически зрелых семян в данной фракции.According to the data obtained, a reference graph of the infrared energy of physiologically mature seeds in this fraction is constructed.
При равновесной влажности считается, что в зерновках присутствует вода только в связанном состоянии, которая характеризует количество питательных веществ, насасывающую способность при прорастании и определяет его физиологическую зрелость (см. Аскоченская, Н.Е. Состояние воды в растительной клетке. Обмен воды в семенах растений / Н.Е. Аскоченская, Е.А. Головина // - М.: Колос. - 1984. - №12. - Вып. 3. - с. 394-397. Аскоченская Н.А. Водный режим семян. / Н.А. Аскоченская // - М: Колос. - 1984. №11. - Вып. 4. - с. 258-263). У наиболее физиологически зрелых зерновок завершено накопление необходимых элементов, они имеют более высокую энергию прорастания и всхожесть (см. Толковый сельскохозяйственный словарь / Режим доступа - http://www.perfekt.ru/dictionaries/agro.html#AI 11.03.2014). Физиологическая зрелость отдельно взятых зерновок в семенах отражается на урожайности сельскохозяйственных культур. Посев семян различной физиологической зрелости выявил преимущество растений, выращенных с использованием семян, состоящих из наиболее физиологически зрелых зерновок, по всхожести и урожайности по сравнению с растениями, выращенными с помощью семян, состоящих из менее физиологически зрелых зерновок (см. Костюков И.О. Экологические аспекты семенной продуктивности и качества семян календулы лекарственной и салата листового: диссертация кандидата биологических наук 03.00.16. - Новосибирск, 2009).At equilibrium humidity, it is believed that only the bound state of water is present in the grains, which characterizes the amount of nutrients, the absorption capacity during germination, and determines its physiological maturity (see Askochenskaya, N.E. Water condition in a plant cell. Water exchange in plant seeds / N.E. Askochenskaya, E.A. Golovina // - M .: Kolos. - 1984. - No. 12. -
Механизм влияния ЭМП КВЧ на биологические объекты основан на воздействии электромагнитного поля на электрически заряженные частицы либо полярные молекулы: в биологической ткани высокая полярность зарядов присуща только молекулам воды (см. Славин, В. Экологические чистые волновые технологии в сельском хозяйстве // Электронный научный семинар. 2005).The mechanism of influence of EHF EMF on biological objects is based on the effect of an electromagnetic field on electrically charged particles or polar molecules: in biological tissue, high polarity of charges is inherent only in water molecules (see Slavin, V. Ecological clean wave technologies in agriculture // Electronic Scientific Seminar. 2005).
При резонансном проникновении в объем объекта (при воздействии на него ЭМП КВЧ) происходит преобразование энергии монохроматических миллиметровых волн в тепловую (шумовую) энергию молекулярной среды объекта по закону излучения Планка (см. Взаимодействие физических и биологических объектов с электромагнитным излучением КВЧ-диапазона / В.И. Петросян, Ю.В. Гуляев, Э.А. Житеева, В.А. Елкин, Н.И. Синицын // Радиотехника и электроника. - Вып. 1. - 1995. - с. 127-134).Upon resonant penetration into the object’s volume (when exposed to EHF EMF), the energy of monochromatic millimeter waves is converted into the thermal (noise) energy of the molecular environment of the object according to the Planck radiation law (see Interaction of physical and biological objects with electromagnetic radiation of the EHF band / V. I. Petrosyan, Yu.V. Gulyaev, E.A. Zhiteev, V.A. Elkin, N.I. Sinitsyn // Radio Engineering and Electronics. -
На основании этого можно сделать вывод о том, что при воздействии ЭМП КВЧ на зерновки кукурузы будет наблюдаться их разогрев, который будет напрямую зависеть от количества связанной воды и характеризоваться диэлектрическими потерями.Based on this, it can be concluded that under the influence of EHF EMF on corn kernels, their heating will be observed, which will directly depend on the amount of bound water and will be characterized by dielectric losses.
Примеры конкретного выполнения способа определения уровня физиологической зрелости семян и устройства для его реализацииExamples of specific implementation of the method for determining the level of physiological maturity of seeds and devices for its implementation
Пример 1. Проводят анализ уровня физиологической зрелости семян кукурузы, соответствующих ГОСТу Р 52325-2005 «Семена сельскохозяйственных растений. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия», при длине волны λ=5,6 мм и частоте 53 ГГц, в течение 10-15 минут.Example 1. An analysis is made of the level of physiological maturity of corn seeds corresponding to GOST R 52325-2005 "Seeds of agricultural plants. Varietal and sowing qualities. General technical conditions ”, at a wavelength of λ = 5.6 mm and a frequency of 53 GHz, for 10-15 minutes.
Берут навеску семян 50 грамм методом средней пробы и определяют энергию ИК-излучения от этой навески семян с помощью устройства для определения уровня физиологической зрелости семян. Навеску семян 4 помещают в нижнюю часть корпуса 1 устройства для определения уровня физиологической зрелости семян через отверстие, которое закрывается оправой 2 для устранения посторонних помех. Навеска семян 4 является источником энергии ИК-излучения, которое кремниевой линзой 6, размещенной в объективе 5 в верхней части корпуса 1, фокусируется на измерительном датчике 7, установленном в центральной части крышки 8, которая помещается над объективом 5. Затем формируемый сигнал с измерительного датчика 7 инфракрасного излучения поступает через аналого-цифровой преобразователь 9 на персональный компьютер 10, на котором установлено программное обеспечение ZetLab - многоканальный осциллограф, где происходит обработка поступающих данных. Затем на данную навеску воздействуют ЭМП КВЧ в течение 15 минут длиной волны 5,6 мм. После воздействия ЭМП на навеску семян снова измеряют энергию ИК-излучения с помощью устройства для определения уровня физиологической зрелости семян. Температура нагрева семян составила 5,2°C.A 50 gram sample of seeds is taken using an average sample and the infrared radiation energy from this sample of seeds is determined using a device to determine the level of physiological maturity of seeds. A portion of the
Анализ уровня физиологической зрелости семян данным способом является длительным, а обработка ЭМП КВЧ семян в течение 15 минут приводит к биостимуляции семян кукурузы.Analysis of the level of physiological maturity of seeds in this way is lengthy, and the treatment of EMF of EHF seeds for 15 minutes leads to biostimulation of corn seeds.
При проведении анализа уровня физиологической зрелости семян кукурузы были получены термограммы семян кукурузы при воздействии на них ЭМП КВЧ (Фиг. 3), с шагом в одну минуту. Из данных термограмм можно проследить поминутно время, когда у зерновок кукурузы по интенсивности преобразования энергии ЭМП КВЧ можно выделить зерновки с высоким уровнем физиологической зрелости. Из термограмм видно, что на 4-5 минуте нагрев зерновок различен, следовательно, для осуществления способа определения уровня физиологической зрелости семян достаточно воздействия на зерновки кукурузы ЭМП КВЧ в течение 4-5 минут.When analyzing the level of physiological maturity of corn seeds, thermograms of corn seeds were obtained when exposed to EHF EMF (Fig. 3), in increments of one minute. From these thermograms, we can trace the time by minute when, in the case of corn kernels, by the intensity of the energy conversion of EHF EMF, grains with a high level of physiological maturity can be distinguished. From the thermograms it is seen that at 4-5 minutes the heating of the grains is different, therefore, to implement the method for determining the level of physiological maturity of the seeds, it is sufficient to influence the EHF EMF corn maize for 4-5 minutes.
Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, но в течение 5 минут.Example 2. Carried out analogously to example 1, but within 5 minutes.
Температура нагрева семян составила 3,4°C. На эталонном графике энергии ИК-излучения физиологически зрелых семян в данной фракции (Фиг. 2) находим отметку, соответствующую показанию температуры нагрева семян на 3,4°C, и определяем, что данная навеска семян содержит 90% физиологически зрелых зерновок.The heating temperature of the seeds was 3.4 ° C. On the reference graph of the infrared energy of physiologically mature seeds in this fraction (Fig. 2) we find a mark corresponding to the temperature of the seeds heated by 3.4 ° C, and determine that this sample of seeds contains 90% physiologically mature grains.
Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, но в течение 3 минут.Example 3. Carried out analogously to example 1, but within 3 minutes.
Температура нагрева семян составила 2°C. Температура нагрева семян кукурузы недостаточна и, как видно из термограмм, для 3 минут (Фиг. 3) нагрев зерновок еще не достаточен для проведения анализа уровня физиологической зрелости семян, так как процесс преобразования энергии ЭМП КВЧ зерновками кукурузы еще не завершен.The heating temperature of the seeds was 2 ° C. The heating temperature of the corn seeds is insufficient and, as can be seen from the thermograms, for 3 minutes (Fig. 3) heating of the grains is not yet sufficient to analyze the level of physiological maturity of the seeds, since the process of converting EHF energy from EHF by corn kernels has not yet been completed.
Таким образом, оптимальным является пример 2, вследствие сокращения времени воздействия ЭМП КВЧ на семена и повышения точности проводимого анализа уровня физиологической зрелости партии семян.Thus, Example 2 is optimal, due to the reduction in the time of exposure to EHF EMF on seeds and the increase in the accuracy of the analysis of the level of physiological maturity of the seed lot.
Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующее преимущества:The invention in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages:
- за счет сокращения времени воздействия ЭМП КВЧ на семена устраняется эффект биостимуляции;- by reducing the time of exposure to EMF EHF on seeds, the effect of biostimulation is eliminated;
- повышение точности определения качества партии семян;- improving the accuracy of determining the quality of the batch of seeds;
- без проращивания определяется уровень физиологической зрелости партии семян;- without germination, the level of physiological maturity of the batch of seeds is determined;
- повышение надежности и точности измерения инфракрасного излучения семян.- improving the reliability and accuracy of measuring infrared radiation of seeds.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014127091/13A RU2565273C1 (en) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Method of determining level of physiological maturity of seeds and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014127091/13A RU2565273C1 (en) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Method of determining level of physiological maturity of seeds and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2565273C1 true RU2565273C1 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014127091/13A RU2565273C1 (en) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Method of determining level of physiological maturity of seeds and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2565273C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627405C1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-08-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение Научно-исследовательский институт проблем хранения Федерального агентства по государственным резервам | Method of effective monitoring of grain mass contamination with destructive pests |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2199846C1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-03-10 | Научно-исследовательский центр прикладной электродинамики Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева | Method for increasing infection lodging resistance of pine and spruce sprouts and seedlings (versions) |
| JP4741994B2 (en) * | 2006-07-25 | 2011-08-10 | Ｎｅｃソフト株式会社 | Application of fluorescent protein to horticultural plants |
| RU2485458C1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Pyrometer of spectral ratio |
| RU2506734C1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Method of determination of biologically valuable seeds of corn |
-
2014
- 2014-07-02 RU RU2014127091/13A patent/RU2565273C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2199846C1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-03-10 | Научно-исследовательский центр прикладной электродинамики Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева | Method for increasing infection lodging resistance of pine and spruce sprouts and seedlings (versions) |
| JP4741994B2 (en) * | 2006-07-25 | 2011-08-10 | Ｎｅｃソフト株式会社 | Application of fluorescent protein to horticultural plants |
| RU2485458C1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Pyrometer of spectral ratio |
| RU2506734C1 (en) * | 2012-09-26 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Method of determination of biologically valuable seeds of corn |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627405C1 (en) * | 2016-11-30 | 2017-08-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение Научно-исследовательский институт проблем хранения Федерального агентства по государственным резервам | Method of effective monitoring of grain mass contamination with destructive pests |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Knadel et al. | Comparing predictive abilities of three visible-near infrared spectrophotometers for soil organic carbon and clay determination | |
| CN101887018B (en) | Method for nondestructively measuring main fatty acid content of peanut seeds | |
| CN100483109C (en) | Portable fruit sugar content non-destructive detection device capable of weighing | |
| Simões et al. | Spectral variables, growth analysis and yield of sugarcane | |
| CN105579816B (en) | Quantum meter | |
| EP3312590B1 (en) | A non-invasive method for measuring absolute water content of a leaf | |
| KR100934410B1 (en) | Simple determination of seed weights in crops using near infrared reflectance spectroscopy | |
| CN103983606A (en) | Portable fast near-infrared edible oil quality detector | |
| US6327489B1 (en) | Method of localizing an object in a turbid medium | |
| RU2565273C1 (en) | Method of determining level of physiological maturity of seeds and device for its implementation | |
| Song et al. | Development of crop chlorophyll detector based on a type of interference filter optical sensor | |
| WO2000052990A1 (en) | Method for determining properties of plant seeds | |
| Zatta et al. | Characterization of the noise behavior in lens-integrated CMOS terahertz video cameras | |
| CN108535200A (en) | The detection device and method of the leaf vegetables blade heavy metal cadmium of spectral technique are merged based on visible light, Terahertz | |
| Swiderski et al. | Non-proportionality and energy resolution of NaI (Tl) at wide temperature range (-40° C to+ 23° C) | |
| CN205251548U (en) | Terahertz is blood glucose measurement device now | |
| CN112924410B (en) | Terahertz spectrum rapid identification method for germinated sunflower seeds | |
| CN106770185A (en) | A kind of elemental detection system and detection method based on ccd sensor | |
| CN208043649U (en) | The Terahertz detection device detected for drug water content in leechdom production line | |
| Wu et al. | Recognition of wheat preharvest sprouting based on hyperspectral imaging | |
| CN110487404A (en) | A method of eliminating grating spectrograph Advanced Diffraction influences | |
| Cherney et al. | On-farm instant quality analysis | |
| Agyei et al. | Evaluation of a handheld near‐infrared spectroscopy sensor for rapid corn kernel moisture estimation. | |
| Burns | Studies in Tolerance of New England Forest Trees: A portable instrument for measuring solar radiation in forests. VI | |
| CN103983430A (en) | Device and method for testing out-band relative spectral responsivity of solar blind ultraviolet image intensifier |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160703 |