一种基于特定波长led的马铃薯早疫病快速检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及农作物病害检测领域，具体设及一种基于特定波长LED的马铃馨早疫 病快速检测装置。
【背景技术】
[0002] 我国启动了马铃馨主粮化战略，马铃馨已成为我国第四主粮。然而，由茄链格抱引 起的马铃馨早疫病，是一种非常严重的真菌性病害。近年来，马铃馨早疫病在我国各个地区 均有不同程度的发生，部分地区其危害程度甚至超过了晚疫病。
[0003] 传统的作物病害检测技术包括；人工感官判定和理化检测，但该两种方法存在很 多缺陷。人工感官判定很容易受到气候条件、情绪等主观、客观因素的影响；而理化检测需 要操作者应具备专业知识，且工作繁琐，时效性差。而现有近红外高光谱设备检测成本高， 仪器笨重，目前仅限于实验室环境下进行。因此，开发一种既准确又快速的便携式病害检测 设备具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种既准确又快速的便携式马铃馨早 疫病检测装置。
[0005] 一种基于特定波长LED的马铃馨早疫病快速检测装置，其特征在于由光路系统和 光电检测电路构成。
[0006] 所述的光路系统，其特征在于由支撑板（1)、L邸光源（2)、聚光筒（3)、菲涅尔透镜 (4)、支架巧）、光电传感器化）、样本平台（7)、暗箱做构成。所述的LED光源似对称均 匀分布在支撑板（1)上；所述的聚光筒（3)与L邸光源（2)个数相同，并与Lm)光源（2)嵌 套，W减少光的分散；所述的菲涅尔透镜（4)水平放置在支架（5)上，W使光斑聚到样本平 台（7)中央；所述的光电传感器做固定在菲涅尔透镜（4)的中屯、；所述的暗箱做涂黑， W减少外界光的干扰。
[0007] 所述的光电检测电路，其特征在于由单片机、信号调理电路、A/D转换电路、LCD显 示器、键盘、蜂鸣器和电源构成。所述的单片机控制整个系统，控制L邸光源（2)依次点亮， 进而接收、存储、运算光电传感器（6)传送的数据，将结果显示在LCD显示器上；所述的信号 调理电路，其输入端与光电传感器（6)的输出端相连，其输出端与A/D转换电路的输入端相 连；所述的A/D转换电路的输出端与单片机的输入端相连，将模拟信号转化成系统可W识 别的数字信号；所述的LCD显示器用于显示病害检测结果；所述的键盘组成输入模块，系统 采集数据时，可W由键盘选择特定波长的个数来缩短检测时间；所述的蜂鸣器用来报警检 测结果为发病；所述的电源，用于给L邸光源（2)、光电传感器化）、信号调理电路、单片机、 LCD显示器供电。
[0008] 所述的S种特定波长的LED光源（2)分别为700、830和940nm，每种4个LED,共 12个。且L邸光源（2)交叉、均匀、对称分布在支撑板（1)上，每两个L邸之间夹角为30°。
[0009] 所述的光电传感器做为娃光电池2DU10,数量1个。
[0010] 本发明的工作原理：
[0011] 首先，由单片机控制的特定波长的L邸光源（2)依次被点亮，发出的光通过菲涅尔 透镜（4)汇聚到样本平台（7)中央。其次，光电传感器（6)检测到每个特定波长的反射光 后，便将该光信号转换成电信号传送至信号调理电路。再次，电信号经过信号调理后，由A/ D转换电路将其转换成数字信号输送到单片机处理器处理。最后，单片机系统根据事先输入 的检测模型运算出马铃馨早疫病害检测结果化ealthorDisease),由LCD显示器显示，并 在出现发病时由蜂鸣器报警。
[0012] 与传统检测技术相比，本发明的优点在于：
[0013] 体积小、功耗低、结构简单、操作便捷，可准确、快速检测马铃馨叶片早疫病。改进 后，可用于识别其他农作物病害，具有一定的推广价值。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明检测原理框图。
[0015] 图2为本发明光路系统示意图。
[0016] 图3为本发明LED光源分布不意图。
[0017] 图4为本发明主程序流程图
[0018] 图中，1.支撑板、2.LED光源、3.聚光筒、4.菲涅尔透镜、5.支架、6.光电传感器、 7.样本平台、8.暗箱。
【具体实施方式】
[0019] 结合附图给出【具体实施方式】：
[0020] 如图1、2可知，一种基于特定波长LED的马铃馨早疫病快速检测装置包括光路系 统和光电检测电路。
[0021] 图2所示，所述的光路系统包括支撑板（1)、L邸光源（2)、聚光筒（3)、菲涅尔透镜 (4)、支架巧）、光电传感器化）、样本平台（7)、暗箱巧）。L邸光源（2)对称均匀分布在支撑 板（1)上；聚光筒（3)与L邸光源（2)嵌套连接，W减少光的分散；菲涅尔透镜（4)水平放 置在支架（5)上，W使光斑聚到样本平台（7)中央；光电传感器化）固定在菲涅尔透镜（4) 的中屯、；将暗箱做涂黑，W减少外界光的干扰；最后，将LED光源似和光电传感器做引 线连接到光电检测电路。
[002引图1所示，所述的光电检测电路包括单片机、信号调理电路、A/D转换电路、LCD显 示器、键盘、蜂鸣器和电源。信号调理电路，其输入端与光电传感器（6)的输出端相连，其输 出端与A/D转换电路的输入端相连；A/D转换电路的输出端与单片机的输入端相连，将模拟 信号转化成系统可W识别的数字信号；LCD显示器用于显示病害检测结果；所述的键盘组 成输入模块，系统采集数据时，可W由键盘选择特定波长的个数来缩短检测时间。
[0023] 本发明按照高光谱成像系统的光谱反射率采集理念，对检测装置进行校正。由于 =种特定波长下纯黑的反射率几乎为零，本设计只进行白板校正。方法是；分别用=种特定 波长的L邸光源（2)对标准白板照射，光电传感器测到的数据即为其反射数据；各个特定波 长下样本的反射数据除W该波长下白板的反射数据，即为当前波长下的光谱反射率，见公 式（1)。 民却斗 … ^Wl 式中，Rs^pi。是样本的反射率，I和ISt分别是标准白板和样本的反射数据。
[0024] 本发明设计的检测程序，主要分为S大模块：主程序，A/D转换模块和液晶显示模 块。主程序是单片机程序的核屯、和基础，任何程序均从主函数开始，从主函数结束，且每个 单片机程序有且仅有一个主函数。本设计中主函数mainO主要完成A/D转换、早疫病鉴别 计算和浓晶显不二大功能。
[0025] 检测装置主程序初始化完成后，由单片机控制依次点亮不同特定波长的LED光源 (2)，每一次的光源反射信号经光电传感器输送到信号调理电路，完成处理后，输入到A/D转换器，由A/D转换电路将其转换成数字信号输送到单片机处理器处理。最后，单片机系统 根据事先输入的检测模型运算出马铃馨早疫病害检测结果用ealthorDisease),由LCD显 不器显不。
【主权项】
1. 一种基于特定波长LED的马铃薯早疫病快速检测装置，其特征在于由光路系统和光 电检测电路构成。2. 根据权利要求1所述的一种基于特定波长LED的马铃薯早疫病快速检测装置，其特 征在于：光路系统由支撑板（1)、LED光源（2)、聚光筒（3)、菲涅尔透镜（4)、支架（5)、光电 传感器（6)、样本平台（7)、暗箱（8)构成。所述的LED光源（2)对称均匀分布在支撑板（1) 上；所述的聚光筒⑶与LED光源⑵个数相同，并与LED光源⑵嵌套，以减少光的分散； 所述的菲涅尔透镜（4)水平放置在支架（5)上，以使光斑聚到样本平台（7)中央；所述的光 电传感器（6)固定在菲涅尔透镜（4)的中心；所述的暗箱（8)涂黑，以减少外界光的干扰。 最后，将LED光源（2)和光电传感器（6)引线连接到光电检测电路。3. 根据权利要求1所述的一种基于特定波长LED的马铃薯早疫病快速检测装置，其特 征在于：光电检测电路由单片机、信号调理电路、A/D转换电路、IXD显示器、键盘、蜂鸣器和 电源构成。所述的单片机控制整个系统，控制LED光源（2)依次点亮，进而接收、存储、运算 光电传感器（6)传来的数据，将结果显示在LCD显示器上；所述的信号调理电路，其输入端 与光电传感器的输出端相连，其输出端与A/D转换电路的输入端相连；所述的A/D转换电 路的输出端与单片机的输入端相连，将模拟信号转化成系统可以识别的数字信号；所述的 LCD显示器用于显示病害检测结果；所述的键盘组成输入模块，系统采集数据时，可以由键 盘选择特定波长的个数来缩短检测时间；所述的蜂鸣器用来报警检测结果为发病；所述的 电源，用于给LED光源（2)、光电传感器（6)、信号调理电路、单片机、IXD显示器供电。4. 根据权利要求1所述的一种基于特定波长LED的马铃薯早疫病快速检测装置，其特 征在于：三种特定波长的LED光源（2)分别为700、830和940nm，每种4个LED，共12个。 且LED光源（2)交叉、均匀、对称分布在支撑板（1)上，每两个LED之间夹角为30°。
【专利摘要】一种基于特定波长LED的马铃薯早疫病快速检测装置，属于病害检测装置。该装置包括光路系统和光电检测电路。所述的光路系统，由支撑板、LED光源、聚光筒、菲涅尔透镜、支架、光电传感器、样本平台、暗箱构成。所述的光电检测电路，由单片机、信号调理电路、A/D转换电路、LCD显示器、键盘、蜂鸣器和电源构成。单片机控制整个系统，控制LED光源依次点亮，进而接收、存储、运算光电传感器传来的数据，并将病害检测结果显示在LCD显示器上。该装置具有体积小、功耗低、结构简单、快速准确等优点，克服了传统检测技术时效性差，准确率低的缺点，及现有近红外高光谱设备检测成本高，设备笨重的不足。
【IPC分类】G01N21/31
【公开号】CN104977261
【申请号】CN201510386349
【发明人】胡耀华, 徐明珠, 李梅, 员凯, 白志鹏
【申请人】西北农林科技大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月24日