[发明专利]一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置

说明书

本发明公开了一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其包括发光模块、光谱采集模块和控制电路模块，所述发光模块包括近红外LED光源和全息光束整形扩散膜，所述近红外LED光源安装在灯筒的顶部四周，在灯筒的底部开设有检测窗，全息光束整形扩散膜设于检测窗的内部或下方，所述光谱采集模块包括光电探测器及菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜安装在检测窗的正上方，光电探测器安装在菲涅尔透镜的上方，同时光电探测器与所述控制电路模块连接，所述控制电路模块以无线或有线通信的方式将采集的数据信息发送到接收显示装置。本发明实现了在农机作业过程中谷物品质信息和地理位置信息的实时获取，及谷物品质田间分布图的绘制。

技术领域

本发明涉及精确农业领域，特别涉及一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置。

背景技术

谷物品质指标是收获运输及农田管理等的重要参考信息。谷物的水分含量与其产量有着密切关联，田间谷物产量的正确估算为谷物的收获运输提供了重要参考信息。谷物的蛋白质含量与农田施肥等管理措施休戚相关，谷物的蛋白质含量田间分布图为农田管理决策提供了重要参考信息。传统的谷物品质指标获取方法是在室内使用化学方法来定量分析谷物品质含量，这些方法通常需要制样与检测，费时费力，难以满足现代农业对谷物品质指标的快速高效、实时准确获取的要求。基于近红外光谱的谷物品质农机在线检测装置使用近红外光谱分析检测技术能够无损绿色的在线分析获取谷物的水分和蛋白质含量信息。同时，结合地理位置信息可以绘制谷物品质田间分布图，为精确农业管理提供依据。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，结合近红外光谱分析技术与GPS/北斗定位技术，提供了一种基于近红外光谱的谷物品质农机在线检测装置。该装置搭载在农机上跟随农机作业，通过近红外光谱检测装置在线采集谷物的近红外光谱并实时分析谷物的水分和蛋白质含量等信息，通过控制电路模块的GPS/北斗定位单元获取地理位置信息，简化了传统化学分析方法需要田间取样、破坏性制样及化学分析实验来获取谷物品质信息的繁杂过程，减少了需要人工标记取样位置来绘制谷物品质分布图对人力物力的消耗，同时实现了谷物品质检测信息和地理位置信息的快速高效获取及谷物品质田间分布图的绘制。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其包括发光模块、光谱采集模块和控制电路模块，所述发光模块包括近红外LED光源和全息光束整形扩散膜，所述近红外LED光源安装在灯筒的顶部四周，在灯筒的底部开设有检测窗，全息光束整形扩散膜设于检测窗的内部或下方，所述光谱采集模块包括光电探测器及菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜安装在检测窗的正上方，光电探测器安装在菲涅尔透镜的上方，同时光电探测器与所述控制电路模块连接，所述控制电路模块以无线或有线通信的方式将采集的数据信息发送到接收显示装置。

进一步的，所述灯筒的顶部四周开有均匀分布的若干LED光源安装孔，每个LED光源安装孔中安装一个近红外LED光源。

进一步的，所述灯筒内部设置为光束发射及反射的光通道；所述近红外LED光源呈45°朝向检测窗位置设置。

进一步的，所述检测窗的下方设有下基座，下基座上安装有全息光束整形扩散膜及检测窗法兰，其中全息光束整形扩散膜用于对多个LED光源光束进行准直，然后透过检测窗法兰照射样品，检测窗法兰用于隔离谷物与光通道。

进一步的，所述灯筒的顶部开有光电检测器安装孔，光电检测器安装孔内安装有所述光电探测器，光电检测器安装孔下设置有上基座，所述上基座开设有安装菲涅尔透镜的安装孔。

进一步的，所述灯筒通过灯筒卡座安装在下壳体上，下壳体与上壳体通过固定柱相互固定连接。

进一步的，所述控制电路模块包括微控制单元、光源驱动单元，光谱采集单元，语音控制与输出单元、GPS/北斗定位单元及无线通信单元。