SU1143991A1

SU1143991A1 - Two-channel biometric photometer

Info

Publication number: SU1143991A1
Application number: SU833574703A
Authority: SU
Inventors: Алексей Филиппович Конов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии
Priority date: 1983-04-06
Filing date: 1983-04-06
Publication date: 1985-03-07

Abstract

ДВУХКАНАЛЬПЫЙ БИОМКТРИЧГХ:КИЙ ФОТОМЕТР, содержащий два фотоприемных устройства, оптически св занные с обп}ей оптической системой, и блок делени , выход которого соединен с регистратором, причем каждое фотоприемное устройство состоит из фотоприемника с соответствующим светофильтром, подключенного к вхо}1У усилител , отличаюиийс тем, что, с целью повышени точности измерений, в него введены два масштабных усилител , дополнительна оптическа система, два фоторезистора со светофильтрами и рассеивающее молочное стекло, установленное перед дополнительной оптической системой, два оптических выхода которой расположены перед соответствующими фоторезисторами со светоО S фильтрами, причем фоторезисторы включены в цепи обратных св зей уси (Л лителей фотоприемных устройств, выходы которых через соответствующий масштабньцЧ усилитель соединены с соответствующим входом блокаделени . 4 СО СО CDDVUHKANALPY BIOMKTRICHGH: IIC PHOTOMETER comprising two photodetecting devices optically coupled with SSB} s optical system, and the block division, the output of which is connected to a registrar, wherein each photodetector comprises a photodetector with an appropriate optical filter, connected to WMOs} 1U amplifier otlichayuiiys By the fact that, in order to increase the measurement accuracy, two large-scale amplifiers were introduced into it, an additional optical system, two photoresistors with light filters and a diffusing milk glass, It is located in front of an additional optical system, two optical outputs of which are located in front of the corresponding photoresistors with light S filters, and the photoresistors are included in the Wuxi feedback circuits (Lines of photoreceivers, the outputs of which are connected to the corresponding blocking input through the appropriate scaling amplifier. 4 CO CD

Description

, ,

изобретение относитс к области спектрофотометрии, фотометрии и может быть использовано в сельском хоз йстве дл дистанционной оценки состо ни растительного покрова сельскохоз йственных культур при химической обработке или прореживании .This invention relates to the field of spectrophotometry, photometry, and can be used in agriculture for remote assessment of the state of vegetation cover of agricultural crops during chemical processing or thinning.

Известны различные устройства дл определени растительности на фоне почвы, содержащие фотоприемный блок и блок обработки фотосигнйла Various devices for the determination of vegetation on the soil background are known, containing a photodetector unit and a processing unit for photosigning.

Недостаток этих устройств заключаетс в том, что с их помощью можно определить только наличие живой растительности и нет возможности получить количественную характеристику растительного покрова, например , биомассу листовой поверхности или плотность растительности на еди|Ницу площади.The disadvantage of these devices is that they can only determine the presence of living vegetation and it is not possible to obtain a quantitative characteristic of the vegetation cover, for example, the biomass of the leaf surface or the density of vegetation per unit area.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс двухканальный биометрический фотометр , содержащий два фотоприемньгх устройства, оптически св занные с общей оптической системой, и блок делени , выход которого соединен с регистратором, причем каждое фотоприемное устройство состоит из фотоприемника с соответствующим светофильтром , подключенного к входу усилител 1.2,Closest to the invention, the technical essence is a two-channel biometric photometer containing two photo-receivers, optically coupled to a common optical system, and a dividing unit whose output is connected to a recorder, each photo-receiving device consisting of a photo-receiver with a corresponding light filter connected to the input amplifier 1.2,

Недостатком известного фотометра вл етс то, что измерение падающег и отраженного световых потоков, по отношению которых оцениваетс состо ние растительного покрова, производитс неодновременно, так как фотопрйемные устройства преобразуют световую энергию либо только от объекта контрол , либо только от небосвода, иными словами, фотоприемники могут быть ориентированы или на объект или на небосвод. Это обсто тельство приводит к временному сдвигу между измерением сигнала от объекта, и от небесной полусферы.The disadvantage of the known photometer is that the measurement of the incident and reflected light fluxes, in relation to which the condition of the vegetation cover is assessed, is performed non-simultaneously, since the photo-iris devices convert light energy either from the control object only or from the sky, in other words, the photodetectors can be oriented either to the object or to the sky. This circumstance leads to a time shift between the measurement of the signal from the object, and from the celestial hemisphere.

При дистанционном зондировании сельскохоз йственных культур с самолета , например, при авиационно-химической обработке растений, пространственное изменение освещенности может измен тьс очень существенно, что приводит к дополнительной ошибке , а следовательно, вли ет на точность оценки состо ни растительного покрова.With remote sensing of agricultural crops from an aircraft, for example, during aerial chemical treatment of plants, the spatial variation in illumination can change very significantly, which leads to an additional error and, therefore, affects the accuracy of estimation of the state of vegetation.

Цель изобретени - повьш1ение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

Поставленна цель достигаетс тем, что в двухканальный биометрический фотометр, содержащий два фотоприемных устройства, оптически св занные с оптической системой, 1И блок делени , выход которого соединен с: регистратором, причем каждое фотоприемное устройство состоит из фотоприемника с соответствующим светофильтром, подключенного к входу усилител , введены два масштабных усилител , дополнительна The goal is achieved by the fact that in a two-channel biometric photometer, containing two photodetectors, optically connected to the optical system, 1and a dividing unit whose output is connected to: a recorder, each photodetector device consisting of a photodetector with a corresponding light filter connected to the amplifier input, introduced two large-scale amplifier, additional

оптическа система, два фоторезистора со светофильтрами и рассеивающее молочное стекло, установленное перед дополнительной оптической системой , два оптических выхода которойoptical system, two photoresistors with light filters and diffusing milk glass, installed in front of an additional optical system, two optical outputs of which

расположены перед соответствующими фоторезисторами со светофильтрами, причем фоторезисторы включены в цепи обратных св зей усилителей фотоприемных устройств, выходы которыхlocated in front of the corresponding photoresistors with light filters, and the photoresistors are included in the feedback circuits of amplifiers of photodetectors, the outputs of which

через соответствующий масштабный усилитель соединены с соответствующим входом блока делени .through an appropriate scale amplifier connected to the corresponding input of the division unit.

На чертеже представлена структурна схема двухканального биометрического фотометра.The drawing shows a structural diagram of a two-channel biometric photometer.

Фотометр состоит из двух фотоприемных устройств 1 и 2, содержащих красный 3 и инфракрасный 4 интерференционные светофильтры, установленные соответственно перед фотоприемниками , например фоФодиодами 5. Подобные светофильтры установлены перед фоторезисторами 6, причем фотодиоды подключены к входу усилителей 7, а фоторезисторы - в цепи обратных св зей усилителей 7. Маси1табные усилители 8 вклйчены между усилител ми 7 и блоком 9.делени , выход которого подсоединен к регистратору 10. Между объектом контрол и входом на фотодиоды расположена оптическа система 11, а между небесной полусферой и входом на фоторезисторы расположены молочное стекло 12 и дополнительна оптическа система 13.The photometer consists of two photodetectors 1 and 2 containing red 3 and infrared 4 interference light filters installed respectively in front of photodetectors, such as photodiodes 5. Similar light filters are installed in front of the photoresistors 6, the photodiodes connected to the input of amplifiers 7, and the photoresistors are in the return Amplifiers 7. Massive amplifiers 8 are connected between amplifiers 7 and a division unit, the output of which is connected to the recorder 10. There is a connection between the control object and the input to the photodiodes optical system 11, and between the celestial hemisphere and the inlet located on the photoconductive milk glass 12 and an additional optical system 13.

Двухканальный биометрический фотометр работает следующим образом.Dual channel biometric photometer works as follows.

В падающем и отраженном световых потоках, проход щих соответственно через оптические системы 11 и 13, с помощью светофильтров 3 и 4 выде .п ютс два участка спектра. Отфильтрованные световые потоки посту3In the incident and reflected light fluxes passing through the optical systems 11 and 13, respectively, using light filters 3 and 4, two spectral regions are separated. Filtered light flux post3

пают на фотоприемные устройства 1 и 2, где с помощью фотодиодов 5, фоторезисторов 6 и усилителей 7 преобразуютс S электрические сигналы. Далее сигналы по каждому каналу поступают через масштабные усилители 8 на блок 9 делени , где происходит их деление, а затем результат этого делени фиксируетс регистратором 1They are fed to photodetectors 1 and 2, where, using photodiodes 5, photoresistors 6, and amplifiers 7, S electrical signals are converted. Further, the signals for each channel are received through large-scale amplifiers 8 to division block 9, where they are divided, and then the result of this division is recorded by the recorder 1

Величина электрического сигнала на выходе фотоприемного устройства каждого канала пропорциональна отношению падающего к световому потоку в данных участках спектра, т.е. пропорциональна спектральному коэффициенту ркости.The magnitude of the electrical signal at the output of the photodetector of each channel is proportional to the ratio of the incident to the luminous flux in these spectral regions, i.e. proportional to the spectral coefficient of brightness.

Поскольку чувствительность фотоДиодов и фоторезисторов различна, сигналы с помощью масштабных усилителей привод т к соответствию между долей отраженной энергии и величиной электрического сигнала, например , 25% соответствуют 2,5 В.Since the sensitivity of photodiodes and photoresistors is different, signals using large-scale amplifiers lead to a correspondence between the fraction of the reflected energy and the magnitude of the electrical signal, for example, 25% correspond to 2.5 V.

Дл введени данного масштаба в поле зрени прибора при естественном освещении устанавливаетс эталонна поверхность с известньми спектральными коэффициентами ркости . После введени масштаба заканчиваетс стади настройки, и прибор готов к работе.For the introduction of this scale in the field of view of the device with natural light, a reference surface is established with limestone spectral coefficients of luminance. After the scale is entered, the setup stage ends and the instrument is ready for operation.

При ориентировании прибора на объект контрол регистратор фикси1439914When the instrument is oriented to the object of control, the recorder is fixed 1439914

рует сигнал, пропорциональный отношениюIt draws a signal proportional to the ratio

ф2.ф. f2.f.

где Ф, Ф и Фд, where f, f and fd,

Ф - соответственно падающие и отраженные световые потоки .F - respectively, the incident and reflected light fluxes.

Величина К„р имеет эмпирическую св зь с параметрами растительного покрова. С помощью предлагаемого фотометра можно непрерывно вести измерение величины Kj, . При этом час тотные характеристики прибора ограничиваютс частотными характеристиками фотодиодов и фоторезисторов, которые значительно превышают частоты возможного изменени величины К„р при зондировании с самолета.The value of К „p has an empirical relationship with the parameters of vegetation cover. Using the proposed photometer, one can continuously measure the value of Kj,. At the same time, the frequency characteristics of the device are limited by the frequency characteristics of photodiodes and photoresistors, which significantly exceed the frequencies of a possible change in the value of K & p when probing from an airplane.

Двухканальный биометрический фотометр позвол ет определить растительную массу, например, шпениць в различные фазы развити от 100 до 30000 кг/га в услови х освещенности 5000-70000 люкс.A two-channel biometric photometer can be used to determine the plant mass, for example, a spike in different phases of development from 100 to 30,000 kg / ha in the light conditions of 5000-70000 lux.

Конструкци прибора, предусматривающа возможность одновременно измер ть падающие и отраженные потоки, исключает необходимость опрокидывани фотоприемников, что приводит к повьш1ению точности измерени .The design of the instrument, which makes it possible to simultaneously measure the incident and reflected flows, eliminates the need for overturning photodetectors, which leads to an increase in the measurement accuracy.

Claims

A TWO-CHANGE BIOMETRIC PHOTOMETER, comprising two photodetectors, optically coupled to a common optical system, and a division unit, the output of which is connected to a recorder, each photodetector consisting of a photodetector with a corresponding light filter connected to the input of the amplifier, characterized in that , in order to increase the accuracy of measurements, two large-scale amplifiers, an additional optical system, two photoresistors with light filters and scattering milk glass installed in it were introduced into it an additional optical system, two optical outputs of which are located in front of the corresponding photoresistors with light filters, and the photoresistors are included in the feedback circuits of the amplifiers of the photodetector devices, the outputs of which are connected through the corresponding scale amplifier to the corresponding input of the division unit.