專利名稱：一種便攜式植物土壤養分快速測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種便攜式植物土壤養分快速測試儀。 技術背景
植物和土壤養分的快速測試是實現農業信息獲取自動化的先決條件。目前 我國農業采用的人工測葉配方和測土配方的傳統農業信息獲取方式，已經不適 應農業機械化耕作的發展要求，迫切需要能快速獲取植物和土壤養分的先進技 術和儀器裝備。 發明內容
本實用新型的目的在于提供一種便攜式植物土壤養分快速測試儀。在對植物 葉片和土壤光譜數據分析的基礎上，將植物和土壤養分光譜預測數學模型固化 在便攜式測量儀器的微處理器芯片內，有效地解決了植物和土壤養分快速測量 的問題，同時儀器集成了全球定位信號接入功能模塊，有效地解決了便攜式儀 器野外測量的定位問題。
本實用新型所采用的技術方案如下-
包括光源、光譜模塊、微處理器、GPS模塊和蓄電池。微處理器分別與光 譜模塊、微處理器和GPS模塊連接，蓄電池分別對光譜模塊、微處理器和GPS 模塊供電，光源發出的可見光和近紅外光經單模光纖照射到植物葉片或土壤樣 本表面，光線經過漫反射和表面反射后，由同一單模光纖與光譜模塊連接。
本實用新型與背景技術相比，具有的有益效果是
(1) 實現了植物和土壤養分信息的非接觸光譜測量和快速計算；
(2) 光纖接入使儀器適合于在線遠程檢測；
(3) 配置全球定位信號接入功能模塊，方便儀器野外作業；
(4) 儀器測量參數種類全面，包括植物葉片葉綠素含量、氮含量、鉀含量、 磷含量；以及土壤氮含量、鉀含量、磷含量、有機質含量、電導率、水分含量。
本實用新型主要用于便攜式植物葉片養分和土壤養分快速測量以及需要
GPS定位信息輸出的農田信息測量領域。
圖l是本實用新型的原理框圖。
圖2是本實用新型的電路結構原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括光源l、光譜模塊4、微處理器5、 GPS模塊 6和蓄電池7。微處理器5通過RS232接口與光譜模塊4連接。微處理器5通過 并行接口和GPS模塊6連接。蓄電池7分別對光譜模塊4、微處理器5和GPS 模塊6供電。光源1發出的可見光和近紅外光經單模光纖2照射到植物葉片或 土壤樣本3表面，光線經過漫反射和表面反射后，由同一單模光纖2與光譜模 塊4連接。
所述的光譜模塊4型號為USB4000-VIS-NIR，光譜范圍350 1050nrn，分辨 率 1.33nm FWHM，入射狹縫25um，分光光柵350-1050nm，積分時間范圍 10us~>ls, 3648象素CCD陣列檢測器，16位3MHz模/數轉換器，USB2.0接口 和RS232接口。
所述的微處理器5為MSP430F149,有60KB程序存儲器，2KB數據存儲器， 2個USART接口； 8MHz外接晶體振蕩器。 所述的GPS模塊6為LEA-4S-1-000
本實用新型的工作原理如下
如圖2所示，微處理器U1內置植物和土壤養分光譜測量預測算法，可測量 植物葉片葉綠素含量、氮含量、鉀含量、磷含量；以及土壤氮含量、鉀含量、 磷含量、有機質含量、電導率、水分含量。系統采用固定光路CCD檢測型光譜 模塊作為光譜數據獲取器件，采用低功耗微處理器，內置全球定位信號接入功 能模塊、具有植物和土壤養分信息的光譜數據獲取、快速計算、全球經緯度定 位等功能。微處理器Ul通過RS232接口 U10連接光譜模塊Ull，讀取光譜數據 后，運行光譜數據處理程序，完成土壤養分指標的計算和結果存儲在大容量數 據存儲器U2 U9中。微處理器Ul通過并行接口 P4從GPS模塊U12讀取全球 經緯度坐標，作為測量數據的地理標記。單片機電路系統由太陽能電板及其轉 換電路芯片V1和V2供電。
權利要求1、一種便攜式植物土壤養分快速測試儀，其特征在于包括光源(1)、光譜模塊(4)、微處理器(5)、GPS模塊(6)和蓄電池(7)；微處理器(5)分別與光譜模塊(4)、微處理器(5)和GPS模塊(6)連接，蓄電池(7)分別對微處理器(5)分別與光譜模塊(4)、微處理器(5)和GPS模塊(6)供電，光源(1)發出的可見光和近紅外光經單模光纖(2)照射到植物葉片或土壤樣本(3)表面，光線經過漫反射和表面反射后，由同一單模光纖(2)與光譜模塊(4)連接。
2、 根據權利要求1所述的一種便攜式植物土壤養分快速測試儀，其特征在 于所述的光譜模塊(4)型號為USB4000-VIS-NIR，光譜范圍350 1050nrn，分 辨率 1.33nm FWHM，入射狹縫25um,分光光柵350-1050nm，積分時間范圍 10us~>ls， 3648象素CCD陣列檢測器，16位3MHz模/數轉換器，USB2.0接口 和RS232接口。
3、 根據權利要求1所述的一種便攜式植物土壤養分快速測試儀，其特征在 于所述的微處理器(5)為MSP430F149，有60KB程序存儲器，2KB數據存儲 器，2個USART接口； 8MHz外接晶體振蕩器。
4、 根據權利要求1所述的一種便攜式植物土壤養分快速測試儀，其特征在 于所述的GPS模塊(6) LEA-4S-1-000 。
專利摘要本實用新型公開了一種便攜式植物土壤養分快速測試儀。包括光源、光譜模塊、微處理器、GPS模塊和蓄電池。微處理器分別與光譜模塊、微處理器和GPS模塊連接，蓄電池分別對光譜模塊、微處理器和GPS模塊供電，光源發出的可見光和近紅外光經單模光纖照射到植物葉片或土壤樣本表面，光線經過漫反射和表面反射后，由同一單模光纖與光譜模塊連接。實現了植物和土壤養分信息的非接觸光譜測量和快速計算，光纖接入使儀器適合于在線遠程檢測，配置全球定位信號接入功能模塊，方便儀器野外作業。本實用新型主要用于便攜式植物葉片養分和土壤養分快速測量以及需要GPS定位信息輸出的農田信息測量領域。
文檔編號G01N21/17GK201277945SQ20082016589
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月14日 優先權日2008年10月14日
發明者勇 何, 楊海清 申請人:浙江大學