[发明专利]一种高等植物生化参数非接触监测装置

权利要求书

1.一种高等植物生化参数非接触监测装置，其特征在于，包括：

一体化探头，用于为光谱采集提供稳定光照并通过非接触方式采集植物光谱；其从微控制系统获取稳定的可调驱动电流，在微控制系统的控制下对目标进行光谱采集，并通过光纤将采集的信号传输给分光和光电转化系统；

所述一体化探头由光源及多个采样探头组成，所述采样探头由多根采样光纤、聚光透镜组成；所述光源位于一体化探头的中部，所述采样探头均匀分布于光源的周围；

分光和光电转化系统，用于将一体化探头采集到的混合光分离成光谱形式并转化为电信号输出给数据采集系统；

数据采集系统，用于将分光和光电转化系统输出的初级模拟电信号转化成高信噪比、高稳定性的数字信号并输出到微控制系统；

微控制系统，用于向一体化探头提供恒流驱动，并依据检测过程实现一体化探头的工作模式的切换；还用于对数据采集系统进行控制，以及执行数据计算、数据存储、输入输出控制。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分光和光电转化系统采用后分光色散光路，由一体化探头收集到的携带了叶片信息的可见/近红外光，经光纤传输，投射到透镜被准直之后，经装置中的分光系统分成独立于波长的光信号，到达探测器后，转化成为相应的电信号，输出给数据采集系统，其中分光部件可以是滤光片组或者光栅，分光器件和探测器的波长响应范围必须包括500-1100nm。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集系统包括：信号调理电路和模数转换电路；

信号调理电路包括小信号放大电路和信号滤波电路，用于实现将分光和光电转化系统输出的初始电信号转换成能满足模数转换电路输入要求的标准电平信号；模数转换电路用于将信号调理电路输出的模拟信号转换为符合信噪比和分辨率要求的数字信号输出到微控制系统。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微控制系统包括：

微控制器，用于实现监测过程控制、数据计算及输入输出控制；

数据存储单元，用于实现过程数据、结果数据及待测参数计算模型的存储；

程序存储单元，用于存储装置运行程序及生化参数计算程序；

输入输出模块，用于接收和处理输入输出信号，为微控制器提供输入信号及作为接口模块将存储于数据存储单元中的结果数据输出显示；

光源驱动电路，用于在微控制器的控制下为一体化探头提供可调的恒流驱动；

电源稳压单元，用于为系统提供稳定的工作电压；

微控制器向光源驱动电路发送控制信号实现一体化探头的工作模式的切换；微控制器从程序存储单元读取采集子程序并解释执行；数据采集系统输入的测量数据存储于数据存储单元，微控制器从数据存储单元中读取测量数据及计算模型参数并将计算结果存储于数据存储单元中。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述微控制器包括：

控制模块，用于对光源驱动电路进行控制，使其根据需要工作在不同的工作模式下；对数据采集系统进行控制，对不同的测量数据进行采集；对计算模块进行控制，根据程序流程执行相应的数据计算；以及通过输入输出模块接收输入设备的控制信号及控制输入输出模块向外接显示设备输出测量结果数据；

计算模块，用于在控制模块的控制下读取数据存储单元中的测量数据，执行相应的数据运算，并将计算结果存储于数据存储单元。

6.根据权利要求1至5任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

探头控制模块，用于在微控制系统的控制下控制一体化探头朝向不同的采样目标；

在采集由标准参考板产生的参考信号电压值时，微控制系统向所述探头控制模块发送控制信号，使其自动转向标准参考板；在采集样本信号时，微控制系统向所述探头控制模块发送控制信号，使其自动转向被测植物。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述一体化探头的光源采用杯型卤钨灯光源，为标准板和被测植物提供平行光照射。