[发明专利]一种便携式土壤速效养分检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及土壤养分检测装置，更具体地，涉及一种便携式土壤速效养分检测装置。

背景技术

土壤养分是由土壤或人工提供的植物生长所必须的营养元素，能直接或经转化后被植物根系吸收的矿质营养成分。土壤养分含量在农业生产中具有重要作用，尤其是在施肥技术的推广中，对土壤中养分含量的准确了解，为更适当的调节土壤肥力提供准确的分析基础。土壤中的速效养分是指当季作物能够直接吸收的养分，包括水溶态养分和吸附在土壤胶体颗粒上容易被交换下来的养分，其含量的高低是土壤养分供给的强度指标。

目前对土壤中的速效养分进行检测，多需要在实验室内使用，例如火焰光度法或原子吸收分光光度计等，相对耗时费力。为提高对土壤中速效养分的快速检测，近来，国内外涌现了一批土壤养分快速检测设备。例如，申请号为CN201310428923.2和201510776488.1的中国专利申请，是基于卤素灯组合光源的多功能土壤养分快速检测装置；申请号为CN201320176010.1，CN201320174615.7的中国专利申请，是基于透射和反射图像分析的土壤养分检测系统；申请号为CN101975764B的中国专利申请，是基于近红外光谱技术的多波段土壤氮素检测装置和方法；申请号为CN201510984791.0的中国专利申请，是基于激光照射的特征光谱分析的检测系统。

上述检测装置能够对土壤养分进行较准确的分析，但是，其耗时长、操作复杂，且无法满足田间现场环境下的土壤养分快速检测的需求。因此，电化学检测技术由于其响应速度快、灵敏度高等特点，逐渐在物质含量的分析检测领域得到应用。但是，采用电化学检测技术进行检测时，土壤中的速效养分由浸提剂浸提后得到的水溶液中，其速效养分含量较少，经转化后得到的电信号比较微弱，且会伴随产生一些干扰信号，会影响对土壤中速效养分的准确分析。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的便携式土壤速效养分检测装置，以解决干扰信号影响养分分析准确性的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种便携式土壤速效养分检测装置，其包括：

用于将土壤养分待测液中的待测养分浓度转化为原始电信号的玻璃微电极阵列；

与所述玻璃微电极阵列相连的前置放大装置，所述前置放大装置用于放大所述原始电信号以得到增强电信号；

与所述前置放大装置相连的信号调理电路，所述信号调理电路用于将所述增强电信号进行降噪处理以得到有效电信号；

与所述信号调理电路相连的数据处理装置，所述数据处理装置用于转换并处理所述有效电信号。

进一步地，所述玻璃微电极阵列包括一个参比电极和至少三个离子选择性工作电极，所述离子选择性工作电极内依次灌充有液态离子选择交换剂和电解液。

进一步地，所述液态离子选择交换剂为：20μm-40μm长度的NH₄⁺离子选择交换剂、20μm-40μm长度的NO₃^-离子选择交换剂或180μm-200μm长度的K⁺离子选择交换剂。

进一步地，所述玻璃微电极阵列插接于所述前置放大装置上。

进一步地，还包括：供给电能的电源，所述电源采用低纹波的电池。

进一步地，所述信号调理电路包括用于稳定信号的电压跟随电路和用于滤除噪声的滤波电容。

进一步地，所述数据处理装置包括采集卡和微处理器，所述采集卡具有16路采集通道，且所述采集卡的采集位数为16位。

进一步地，还包括：与所述数据处理装置相连且用于检测土壤中水分的水分传感器。

进一步地，还包括：与所述数据处理装置相连且用于监测环境温度的温度传感器。

进一步地，还包括：与所述数据处理装置相连且用于定位并记录采样位置信息的GPS。

本申请的有益效果主要如下：

(1)采用前置放大装置对原始电信号进行放大处理后，通过信号调理电路对放大后的增强电信号进行降噪处理，不仅能够提高由玻璃微电极阵列获取的电信号的强度，还能够有效的降低干扰信号的影响，提高分析检测的准确性；

(2)采用低纹波的电池提供电源，降低产生的干扰信号的强度，进一步降低干扰信号的影响；

(3)玻璃微电极阵列与前置放大装置采用直接连接的方式，避免采用导线连接时产生的干扰信号，再进一步降低干扰信号的影响；