专利名称：一种便携式植物土壤养分快速测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种便携式植物土壤养分快速测试仪。 技术背景
植物和土壤养分的快速测试是实现农业信息获取自动化的先决条件。目前 我国农业采用的人工测叶配方和测土配方的传统农业信息获取方式，已经不适 应农业机械化耕作的发展要求，迫切需要能快速获取植物和土壤养分的先进技 术和仪器装备。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一种便携式植物土壤养分快速测试仪。在对植物 叶片和土壤光谱数据分析的基础上，将植物和土壤养分光谱预测数学模型固化 在便携式测量仪器的微处理器芯片内，有效地解决了植物和土壤养分快速测量 的问题，同时仪器集成了全球定位信号接入功能模块，有效地解决了便携式仪 器野外测量的定位问题。
本实用新型所采用的技术方案如下-
包括光源、光谱模块、微处理器、GPS模块和蓄电池。微处理器分别与光 谱模块、微处理器和GPS模块连接，蓄电池分别对光谱模块、微处理器和GPS 模块供电，光源发出的可见光和近红外光经单模光纤照射到植物叶片或土壤样 本表面，光线经过漫反射和表面反射后，由同一单模光纤与光谱模块连接。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是
(1) 实现了植物和土壤养分信息的非接触光谱测量和快速计算；
(2) 光纤接入使仪器适合于在线远程检测；
(3) 配置全球定位信号接入功能模块，方便仪器野外作业；
(4) 仪器测量参数种类全面，包括植物叶片叶绿素含量、氮含量、钾含量、 磷含量；以及土壤氮含量、钾含量、磷含量、有机质含量、电导率、水分含量。
本实用新型主要用于便携式植物叶片养分和土壤养分快速测量以及需要
GPS定位信息输出的农田信息测量领域。
图l是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型的电路结构原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括光源l、光谱模块4、微处理器5、 GPS模块 6和蓄电池7。微处理器5通过RS232接口与光谱模块4连接。微处理器5通过 并行接口和GPS模块6连接。蓄电池7分别对光谱模块4、微处理器5和GPS 模块6供电。光源1发出的可见光和近红外光经单模光纤2照射到植物叶片或 土壤样本3表面，光线经过漫反射和表面反射后，由同一单模光纤2与光谱模 块4连接。
所述的光谱模块4型号为USB4000-VIS-NIR，光谱范围350 1050nrn，分辨 率 1.33nm FWHM，入射狭缝25um，分光光栅350-1050nm，积分时间范围 10us~>ls, 3648象素CCD阵列检测器，16位3MHz模/数转换器，USB2.0接口 和RS232接口。
所述的微处理器5为MSP430F149,有60KB程序存储器，2KB数据存储器， 2个USART接口； 8MHz外接晶体振荡器。 所述的GPS模块6为LEA-4S-1-000
本实用新型的工作原理如下
如图2所示，微处理器U1内置植物和土壤养分光谱测量预测算法，可测量 植物叶片叶绿素含量、氮含量、钾含量、磷含量；以及土壤氮含量、钾含量、 磷含量、有机质含量、电导率、水分含量。系统采用固定光路CCD检测型光谱 模块作为光谱数据获取器件，采用低功耗微处理器，内置全球定位信号接入功 能模块、具有植物和土壤养分信息的光谱数据获取、快速计算、全球经纬度定 位等功能。微处理器Ul通过RS232接口 U10连接光谱模块Ull，读取光谱数据 后，运行光谱数据处理程序，完成土壤养分指标的计算和结果存储在大容量数 据存储器U2 U9中。微处理器Ul通过并行接口 P4从GPS模块U12读取全球 经纬度坐标，作为测量数据的地理标记。单片机电路系统由太阳能电板及其转 换电路芯片V1和V2供电。
权利要求1、一种便携式植物土壤养分快速测试仪，其特征在于包括光源(1)、光谱模块(4)、微处理器(5)、GPS模块(6)和蓄电池(7)；微处理器(5)分别与光谱模块(4)、微处理器(5)和GPS模块(6)连接，蓄电池(7)分别对微处理器(5)分别与光谱模块(4)、微处理器(5)和GPS模块(6)供电，光源(1)发出的可见光和近红外光经单模光纤(2)照射到植物叶片或土壤样本(3)表面，光线经过漫反射和表面反射后，由同一单模光纤(2)与光谱模块(4)连接。
2、 根据权利要求1所述的一种便携式植物土壤养分快速测试仪，其特征在 于所述的光谱模块(4)型号为USB4000-VIS-NIR，光谱范围350 1050nrn，分 辨率 1.33nm FWHM，入射狭缝25um,分光光栅350-1050nm，积分时间范围 10us~>ls， 3648象素CCD阵列检测器，16位3MHz模/数转换器，USB2.0接口 和RS232接口。
3、 根据权利要求1所述的一种便携式植物土壤养分快速测试仪，其特征在 于所述的微处理器(5)为MSP430F149，有60KB程序存储器，2KB数据存储 器，2个USART接口； 8MHz外接晶体振荡器。
4、 根据权利要求1所述的一种便携式植物土壤养分快速测试仪，其特征在 于所述的GPS模块(6) LEA-4S-1-000 。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式植物土壤养分快速测试仪。包括光源、光谱模块、微处理器、GPS模块和蓄电池。微处理器分别与光谱模块、微处理器和GPS模块连接，蓄电池分别对光谱模块、微处理器和GPS模块供电，光源发出的可见光和近红外光经单模光纤照射到植物叶片或土壤样本表面，光线经过漫反射和表面反射后，由同一单模光纤与光谱模块连接。实现了植物和土壤养分信息的非接触光谱测量和快速计算，光纤接入使仪器适合于在线远程检测，配置全球定位信号接入功能模块，方便仪器野外作业。本实用新型主要用于便携式植物叶片养分和土壤养分快速测量以及需要GPS定位信息输出的农田信息测量领域。
文档编号G01N21/17GK201277945SQ20082016589
公开日2009年7月22日 申请日期2008年10月14日 优先权日2008年10月14日
发明者勇 何, 杨海清 申请人:浙江大学