[发明专利]一种全谱段透射式植物生化参数无损检测装置和方法

权利要求书

1.一种全谱段透射式植物生化参数无损检测装置，其特征在于，该装置包括：

采样模块，用于在控制模块的控制下，采用接触式透射采样方式获得用于光谱测量的光信号，并将获得的光信号传送给光谱仪模块；

光谱仪模块，用于对采样模块传送的光信号进行分光，并将其进行光电转换及模数A/D转化后的得到的光谱数据传送给处理模块；

处理模块，用于对样本光谱数据进行处理，并依据校正回归模型预测未知样本的待测组分的化学成分含量；

控制模块，用于对采样光源及叶片生化参数检测流程进行控制，并控制其输入输出；

所述处理模块包括：

预处理单元，用于对样本光谱数据进行去噪，并采用改进的扩展多元散射校正(EMSC)方法进行基线和样本间差异校正；

模型建立单元，用于建立依据预处理单元处理后的建模样本集的光谱数据与生化参数真值之间的校正回归模型；

测量单元，用于接收预处理模块输出的未知样本的预处理后的光谱数据，并依据模型建立单元中建立的校正回归模型对所述未知样本的待测组分的化学成分含量进行测量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样模块分为上下两部分，上部分提供测量所需光源，下部分用于接收待检测的光强信号，上下两部分通过弹性部件连接在一起，构成一个密闭的测量环境，其中上部分主要包括卤钨灯光源、准直透镜；下部分主要包括聚焦透镜及与光谱仪模块相关的光纤接口。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述采样模块上下两部分的交接面处覆盖黑色弹性橡胶圈；所述上部分安装光源的上三个侧面做成镂空形状，用于光源的热散射。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制单元及所述处理模块采用嵌入式系统实现。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

驱动电路，用于为采样模块提供光源的电源信号；

控制单元，用于控制驱动电路的工作状态，提供各模块之间的相互通讯的信号及对叶片生化参数检测流程进行控制；

所述驱动电路的在控制单元的控制下输出光源的电源信号，使光源在灭、较亮、最亮三个状态自动转换。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述驱动电路采用程控光源稳压驱动电路，该电路中，具有电压反馈功能的稳压芯片通过对采样电阻两端的电压进行反馈，调节稳压芯片的输出电压，与卤钨灯串联的过载保护电阻用于维持电路的稳定性，可调采样电阻实现稳压芯片的输出电压的可变性，增强型场效应管在控制单元的控制下，根据不同的测量步骤，实现通断功能，使得光源在灭，较亮，最亮三个状态自动转化。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，对样本叶片进行测量时：

首先，在未放入被测叶片，采样模块上下部保持闭合状态的情况下，在控制模块的控制下，使采样模块中的光源处于灭的状态，光谱仪模块测量获得暗噪声信号，并将其输出给处理模块；

然后，在未放入被测叶片，采样模块上下部保持闭合状态的情况下，在控制模块的控制下，使采样模块中的光源处于较亮状态，光谱仪模块测量获得参考信号，并将其输出给处理模块；

完成上述步骤后，放入被测叶片，使采样模块上下部保持闭合状态，在控制模块的控制下，使采样模块中的光源处于最亮状态，光谱仪模块测量获得测量信号，并将其输出给处理模块。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光谱仪模块采用通用光谱仪或自制光谱仪，在对样本叶片进行测量时，进行连续光谱测量，光谱范围为可见-短波近红外(500nm-1100nm)。