[发明专利]基于高光谱扫描的植物叶片雾滴沉积量的测量装置

权利要求书

1.一种基于高光谱扫描的植物叶片雾滴沉积量测量装置，其特征在于，包括控制组件、喷雾组件和测量组件；

所述控制组件包括上位机（1）、嵌入式控制板（2）、第一继电器（3）、第二继电器（4）和第三继电器（5）；

所述喷雾组件包括泵（6）、压力调节阀（7）、压力计（8）、电磁阀（9）和雾化喷头（10）；其中，泵（6）的两端通过管道分别与药液源和雾化喷头（10）连接，泵（6）和雾化喷头（10）的管道上设有压力调节阀（7）、压力计（8）和电磁阀（9）；

所述测量组件包括光源（11）、高光谱仪（12）、电子秤（13）、秤台覆盖罩（14）、叶片支撑装置（15）和测量框架（16）；

所述测量框架（16）为一立方体框架，所述电子秤（13）通过一对支撑梁设置在测量框架（16）内，电子秤（13）的秤台的中心位于测量框架（16）的中心垂线上；所述秤台覆盖罩（14）罩设在电子秤（13）的上方，且不与电子秤（13）的秤台接触；秤台覆盖罩（14）的中心处开有与电子秤（13）的秤台的中心同直线的通孔；所述叶片支撑装置（15）包括底座、连接杆和样品平台；所述连接杆从秤台覆盖罩（14）的通孔中穿过，连接杆的两端分别与底座和样品平台的中心连接；所述底座位于秤台覆盖罩（14）内部，并放置于电子秤（13）的秤台上；所述样品平台位于秤台覆盖罩（14）外部，用于放置植物叶片；所述秤台覆盖罩（14）的顶部外表面设有一层黑色海绵；

所述高光谱仪（12）设置在叶片支撑装置（15）的样品平台的正上方；

多个光源（11）固接在测量框架（16）的顶部四周，各光源（11）的光斑落在叶片支撑装置（15）的样品平台的中心，构成无影照射；

所述雾化喷头（10）设置在测量框架（16）的侧部，并以叶片支撑装置（15）的样品平台的中心区域为雾化区域；

所述第一继电器（3）、第二继电器（4）和第三继电器（5）分别与泵（6）、电磁阀（9）和光源（11）电连接，分别控制泵（6）、电磁阀（9）、光源（11）的开闭；

所述上位机（1）通过数据线分别与嵌入式控制板（2）、高光谱仪（12）和电子秤（13）连接，向嵌入式控制板（2）发出控制指令并接收和存储高光谱仪（12）和电子秤（13）采集的数据；

所述嵌入式控制板（2）分别与高光谱仪（12）、第一继电器（3）、第二继电器（4）和第三继电器（5）连接。

2.根据权利要求1所述的基于高光谱扫描的植物叶片雾滴沉积量测量装置，其特征在于，所述光源（11）为红色光源。

3.根据权利要求1所述的基于高光谱扫描的植物叶片雾滴沉积量测量装置，其特征在于，所述光源（11）为LED灯。

4.根据权利要求1所述的基于高光谱扫描的植物叶片雾滴沉积量测量装置，其特征在于，雾化喷头（10）的工作压力为3±1bar。

5.根据权利要求1所述的基于高光谱扫描的植物叶片雾滴沉积量测量装置，其特征在于，所述高光谱仪（12）的高度高于雾化喷头（10）雾化雾滴运动至测量框架（16）中心垂线时的最高高度。

6.根据权利要求1所述的基于高光谱扫描的植物叶片雾滴沉积量测量装置，其特征在于，所述植物叶片雾滴沉积量测量装置通过电源（17）分别为上位机（1）、嵌入式控制板（2）、电子秤（13）、第一继电器（3）、第二继电器（4）和第三继电器（5）供电。

7.一种利用如权利要求1-6任一项所述的基于高光谱仪的植物叶片雾滴沉积量测量装置的植物叶片雾滴沉积量测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将一植物叶片放置在叶片支撑装置（15）的样品平台的中心，开启光源（11），各光源（11）的红色光斑落在叶片支撑装置（15）的样品平台的中心的植物叶片上，构成无影照射；电子秤（13）和高光谱仪（12）分别采集无雾滴沉积的植物叶片的重量和不同波长反射光线及反射强度数据，并传输至上位机（1）保存；

S2、电磁阀（9）开启，药液经雾化喷头（10）雾化成雾滴沉积在植物叶片表面，电子秤（13）和高光谱仪（12）分别采集有雾滴沉积的植物叶片的重量和不同波长反射光线及反射强度数据，数据保存至上位机（1）；

S3、步骤S2重复10~20次；

S4、更换植物叶片，重复步骤S2~S3；

S5、上位机（1）将有雾滴沉积植物叶片重量数据减去无雾滴沉积植物叶片重量数据，得到植物叶片沉积雾滴重量数据，并将与有雾滴沉积的植物叶片的重量相应的波峰强度数据与植物叶片沉积雾滴重量数据对应打包为一个数据文件；

S6、建立基于最小二乘法原理的雾滴重量数据和波峰强度数据之间的相关关系模型；通过高光谱仪（12）获取喷雾后植物叶片不同波长反射光线及强度数据后，根据基于最小二乘法原理的雾滴重量数据和波峰强度数据之间的关系模型获得植物叶片上的雾滴沉积量。