[发明专利]一种高精度作物生长信息监测仪及其检测方法

权利要求书

1.一种高精度作物生长信息监测仪，其特征在于：包括光谱传感器（1）、标准反射率白板（13）、信号采集器（5）、屏蔽导线(4)，以及由水平支架（2）、活动支撑杆(3)组成的支架；其中，所述光谱传感器（1）固定于水平支架（2）的一端，水平支架（2）的另一端与活动支撑杆活动连接，所述信号采集器（5）紧固于活动支撑杆（3）上位于人眼易于观察的高度；所述光谱传感器（1）的输出端通过屏蔽导线（4）串接信号采集器（5）；所述标准反射率白板（13）设置于光谱传感器（1）下方且与光谱传感器（1）垂直。

2.根据权利要求1所述的一种高精度作物生长信息监测仪，其特征在于：还包括一个水平仪(6)，所述水平仪（6）紧固于活动支撑杆上位于信号采集器（5）下方的末端处。

3.根据权利要求1所述的一种高精度作物生长信息监测仪，其特征在于：所述光谱传感器（1）包括光电探测器阵列（7）以及金属外壳（11）；其中：所述光电探测器阵列（7）由一对光电探测器排列组成。

4.根据权利要求3所述的一种高精度作物生长信息监测仪，其特征在于：所述光电探测器由光电二极管（8）、位于光电二极管外层的光谱滤光片（9），以及位于光谱滤光片（9）外层的滤波圈（10）组成。

5.根据权利要求3所述的一种高精度作物生长信息监测仪，其特征在于：在所述金属外壳（11）上还套有保护玻璃（12）。

6.根据权利要求4所述的一种高精度作物生长信息监测仪，其特征在于：所述光谱滤光片（9）的中心波段为720nm，810nm；所述滤波圈（10）的视场角为25°-30°，孔径为12.8mm。

7.根据权利要求1所述的一种高精度作物生长信息监测仪，其特征在于：所述信号采集器（5）包括前置放大电路、滤波电路、增益可调电路、模数转换电路、单片微型处理器、控制键盘、液晶屏、电源电路、指示电路；其中：所述前置放大电路依次串接滤波电路、增益可调电路、模数转换电路、单片微型处理器；所述控制键盘连接单片微型处理器；所述单片微型处理器与液晶屏连接；所述电源电路与指示电路相连且向整个装置供电。

8.根据权利要求1所述的一种高精度作物生长信息监测仪，其特征在于：所述标准反射率白板（13）为边长25cm的矩形板，在720nm处的光谱反射率为99.3%，在810nm处的光谱反射率为99.4%。

9.一种高精度作物生长信息监测仪的检测方法，其特征在于采用如下步骤：

步骤1），选择晴朗、少云、无风天气，将光谱传感器连接于水平支架一端的下表面；将水平支架的另一端通过紧固螺丝固定在活动支撑杆的顶部；通过观察水平仪，调节活动支撑杆，设置光谱传感器与水平位置成90°，

步骤2），将标准反射率白板置于光谱传感器下方0.2m-0.4m高度左右，且与光谱传感器垂直，保证光谱传感器检测视场在标准反射率白板内；

步骤3），采用光谱传感器采集标准反射率白板在720nm、810nm波段处的反射光信息，并传输至信号采集器中，依次经过前置放大器、滤波电路、增益可调电路处理，转换成具有一定幅值的电压信号U_{白板_720}、U_{白板_810}；然后通过模数转换电路输入单片微处理器，单片微型处理器按照下式对信号进行处理，

得到太阳辐射光在720nm、810nm波段处辐射信息，并实时显示在液晶屏上；单片微处理器屏蔽采样，锁定太阳辐射光信息，并将值存储至内存中；

步骤4），将步骤2）中的光谱传感器移至作物冠层上方，观察水平仪，调节活动支撑杆，设置光谱传感器与水平位置成90°，且距离作物冠层高度0.7m左右；采用光谱传感器采集作物冠层在720nm、810nm波段处的反射光信息，并传输至信号采集器中，依次经过前置放大器、滤波电路、增益可调电路中处理，转换成具有一定幅值的电压信号U_{冠层_720}，U_{冠层_810}，然后通过模数转换电路输入单片微处理器，单片微型处理器按照下式对信号进行处理，

得到作物冠层在720nm、810nm处光谱反射率信息ρ_冠层-720、ρ_冠层-810；单片微处理器屏蔽采样，锁定被测冠层光谱反射率。

10.根据权利要求9所述的一种高精度作物生长信息监测仪的检测方法，其特征在于：还包括步骤5）“诊断”模式：单片微处理器耦合作物冠层光谱反射率信息与现有作物生长模型，反演作物氮含量、氮积累量、叶面积指数、叶干重信息，并通过液晶屏显示。