[发明专利]土壤光谱反射率和电导率检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤检测领域，特别涉及一种土壤光谱反射率和电导率检测装置及其检测方法。

背景技术

土壤养分参数（主要为氮、磷、钾和有机质含量）是重要的土壤肥力指标，它反映了土壤供给作物生长的能力。氮素主要是促进植物根、茎、叶的个体生长，是形成一定品质产品的首要营养元素，其丰缺程度直接影响植物长势、收获产品及其品质。

近红外光谱分析主要分为透射光谱分析和漫反射光谱分析。透射光谱分析使用近红外的短波区域（0.8～1.2μm），主要用于对液体状样品或透过率较大的样品进行分析；漫反射光谱分析使用近红外的长波区域（1.4～2.5μm），主要用于对粉末状样品或固体样品进行分析。近红外光谱分析的主要优点是：分析速度快、样品准备简单、对于单个光谱可进行多种组分的分析、不消耗样品、没有化学污染等。土壤氮素的实时检测在世界范围内仍然是一个难点。

现在有技术中美国ASD（Analytical Spectral Devices）公司生产的FieldSpec FR Pro地物光谱仪，光谱仪波长范围为0.35～2.5μm，波长精度为±1nm，该仪器可以用于农作物长势检测以及土壤反射率采集，但是由于属于被动光源检测，受环境影响较大，需要不断检测标准板反射率，得到的结果并不准确全面，如果用于田间现场检测需要配合标准板和电脑，需要2-3人配合使用才能工作，从而导致测量过程繁琐，耗费时间较长，实时性差，不能满足现代精细农业要求短时间内完成大批量测量的要求。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种土壤光谱反射率和电导率检测装置及其检测方法能够将土壤养分参数检测和土壤电导率复合于一体，实现多参数的同步测量，并能提高土壤养分参数检测的精度、抗干扰性及便携性，从而得到高效准确的土壤检测结果。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种土壤光谱反射率和电导率检测装置，该装置底部为土壤检测探头，该装置还包括：

传感单元，用于产生光信号和恒定的电流，经过土壤产生反射光信号和电压信号，将反射光信号转换为电信号，将所述电信号和电压信号发送给制处理单元

控制处理单元，用于对控制所述土壤光谱反射率和电导率检测装置，对接收到的所述电信号和电压信号进行处理，得到土壤光谱反射率和电导率，并根据土壤电导率对土壤光谱反射率进行修正，利用修正后的土壤光谱反射率得到土壤养分参数检测结果。

优选的，所述传感单元包括：

光源，用于产生光信号；

光纤，与所述土壤检测探头、光源、控制处理单元连接，用于传输入射和反射光信号；

光电传感器，用于将反射光信号转换为电信号；

恒流电源，用于产生恒定的电流；

环式探针，设置于装置底部土壤检测探头内，与绝缘圆环交替排列，与所述恒流电源和控制处理单元连接，用于探测电流流过土壤的电压。

优选的，所述环式探针为四环探针，其中两端的环式探针为恒流电源的输入端，与所述恒流电源连接，中间的两个环式探针为电压信号输出端，与所述控制处理单元连接。

优选的，所述控制处理单元包括：装置控制单元、放大电路、滤波电路、A/D转换电路、处理器、显示器和U盘存储模块；

所述处理器用于对接收到的所述电信号和电压信号进行处理，得到土壤光谱反射率和电导率，并根据土壤电导率对土壤光谱反射率进行修正，利用修正后的土壤光谱反射率得到土壤养分参数检测结果；

所述U盘存储模块用于将检测数据存储在U盘中。

优选的，该装置上还设置有滤光片。

优选的，所述土壤光谱反射率和电导率检测装置为“Y”形，“Y”形土壤光谱反射率和电导率检测装置的两个顶端分别与光源和控制处理单元连接，底端为土壤检测探头。

本发明还提供一种土壤检测方法，该方法包括步骤：

S1通过装置控制单元将土壤光谱反射率和电导率检测装置打开，将土壤光谱反射率和电导率检测装置的土壤检测探头部分插入土壤中；

S2光源产生光信号经光纤入射到土壤检测探头内的土壤中，恒流电源产生恒定的电流，经导线、环式探针流过土壤检测探头内的土壤；

S3所述光信号入射土壤检测探头内的土壤后产生反射光信号，通过光纤传输到光电传感器转换为电信号，将所述电信号发送给所述控制处理单元，所述恒定的电流流过土壤检测探头内的土壤形成电压信号，将所述电压信号发送给所述控制处理单元；