[实用新型]基于超光谱检测技术的广域土壤肥力参数集成评价系统

说明书

技术领域

本实用新型属于超光谱检测技术领域，涉及一种基于超光谱检测技术的广域土壤肥力参数集成评价系统。

背景技术

土壤肥力参数的快速测定对农业科学发展具有重要意义。种植业和养殖业的土壤安检是减少食品产品食源性疾病的基础。而对于我国的大多数城市而言，比如天津市，现有粮食播种面积约480万亩，在年产约16亿公斤粮食的背后，因化肥和农药使用过量造成的食品安全压力十分巨大：每年因土壤性病害造成的蔬菜减产高达20%-50%；种植5年以上耕地盐渍化造成减产10%以上。急需一套先进的、数字化的物理化土壤安全检测系统。

在传统土壤氮、磷、钾等肥效元素分析方法中，需要使用强酸消煮或者强碱烧熔土壤样品，然后采用化学滴定定量法或火焰分光光度法等方法来确定样品中元素的含量。比如NY/T 889-2004；GB 9837-88文献所披露。

传统的测定土壤肥力参数的方法多为通过化学反应的方法来提取和检测样品中的被检测元素，具有以下几种缺陷：

1、分析效率低，样品消耗量大：化学反应需要消耗大量样品，且每一份样品只能进行一种元素的含量测定。

2、操作步骤繁琐，分析耗时长：传统方法中样品成分的提取、分析步骤均需要较长时间，且方法中涉及的部分化学试剂需要现用现配，导致操作繁琐耗时长，难以应用于大批量样品的检测分析工作。

3、要求操作人员具备较高的专业素质，受人为因素影响大：传统方法中的大多数步骤均需要由人进行实际操作，除导致对操作人员专业水平的高要求外，整个过程中极易因人为因素造成分析结果的误差。

4、传统方法需要在实验室环境下方可实现。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于超光谱技术对土壤多个肥力参数进行同时、快速分析测定的系统，以解决传统测定方法无法做到多参数同时测定，分析效率低、时间长，难以应用于大批量样品分析，以及受人为因素影响大，结果准确性、重现性低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于超光谱检测技术的广域土壤肥力参数集成评价系统，包括壳体，以及置于壳体内的

一样品室，样品室内容置一样品台，样品台用于置放装有样品土壤的容器；

一近红外光谱发生装置，置于样品台一侧，用于输出波长范围在780～2500nm的光扫描样品土壤；

一紫外/可见光谱发生装置，置于样品台一侧，用于输出波长范围在220～780nm的光扫描样品土壤；

所述近红外光谱发生装置和紫外/可见光谱发生装置的光路相互垂直；

若干个检测器，置于样品台周围，用于接收各光谱产生装置产生的光扫描样品土壤后的透射及反射光，并将光信号转化为电信号传输给控制及数据传输装置。

一控制及数据传输装置，接收系统运行参数设定，并根据设定控制光谱产生装置的输出波长范围以及扫描间隔和扫描时间，还可接收和发送分析数据；

一电源单元，为各装置提供电源；

进一步，还包括一测温及控温装置，测定和控制壳体内和样品室的温度。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

1.土壤多肥力参数的同时分析测定

通过超光谱扫描可以同时获得样品中多个参数的数据，达到多参数同时测定的目的。

2.分析测定速度快

进行一次光谱扫描的时间只需要1-10s，完成一个样品参数评价只需1分钟，与传统方法相比极大地缩短分析所用时间，方便应用于大批量样品的分析测定。

3.大多数步骤由系统自动完成

系统采用微机自动化控制，运行参数设定后由系统自动完成，极大地减少了人为因素对过程的影响，提高结果的准确性和重现性。

4.通过使用新技术，使系统具备车载便携的能力，无需在特定的实验室环境操作，近红外光谱发生装置中采用AOTF作为分光器件，具备体积小、重量轻、全固态分光器件、无移动部件、全密封设计的特点，使系统达成小型化的目的的同时具备抗震性能好、抗干扰能力强、工作稳定的优点。

附图说明

图1是本系统的结构原理示意图

图2是前置光学装置的一种实施例的结构示意图

图3是后置光学装置的一种实施例的结构示意图

图4是AOTF的一种实施例的结构示意图

图中：