[发明专利]一种土壤全氮和有机质的检测方法及装置

说明书

本发明涉及土壤检测技术领域，尤其涉及一种土壤全氮和有机质的检测方法及装置。其方法包括：向待检测土壤发射不同波段的调制光信号；解调待检测土壤的反射光信号，得到反射率；利用预设的土壤全氮和有机质预测模型，对所述反射率进行检测，得出待检测土壤中全氮和有机质的含量；其中，所述预设的土壤全氮和有机质预测模型以样本土壤的不同波段的反射率作为输入，以反射率对应的土壤全氮含量和有机质含量作为标签，基于深度神经网络训练得到。本发明的目的是解决现有技术中对土壤全氮和有机质进行检测时，受到日光干扰且设备庞大，导致检测不便，检测准确率低的问题。

技术领域

本发明涉及土壤检测技术领域，尤其涉及一种土壤全氮和有机质的检测方法及装置。

背景技术

土壤是植物生长发育的基础，土壤中的营养元素直接影响作物生长及产量和品质的形成。其中，土壤全氮主要是促进植物根、茎和叶的个体生长，是形成一定品质产品的首要营养元素。土壤有机质也同是土壤最重要的组成部分之一。

土壤全氮和有机质作为重要的土壤参数指标，迫切需要快速测定。与传统分析技术相比，光谱分析技术能在较短时间之内测定样品中多种成份的浓度或性质参数；可见光及近红外光对物质具有一定的穿透能力，无需对样品作任何预处理，可实现无损测量；同时，无需化学试剂，对样品和环境不会造成污染；能量较低(近红外能量比可见光能量还低)，不会对人体造成危害。因此，光谱分析技术作为一种快速、非破坏性、无污染的分析测试技术，对于土壤参数检测表现出非凡的发展潜力。

目前，现有的基于卤钨灯光源和多路光纤的便携式土壤全氮含量检测仪，该仪器选用高功率卤钨灯作为光源以提高信号强度，该设备在使用时，需要将光源插入土壤30cm深的地下，以避免太阳光进入探测器对测量的准确性造成的巨大影响，制约了仪器应对不同使用场景的能力。此外，卤钨光源的功耗高和体重大，需要较大功率的电源对它们进行驱动，发热影响也不能忽略，仪器的整体功耗较大。大功率的光源，其寿命也受到一定限制，应用一段时间后，光源的损耗导致有用光功率的下降，检测仪器的灵敏度也会受到影响。

发明内容

本发明提供一种土壤全氮和有机质的检测方法及装置，用以解决现有技术中对土壤全氮和有机质进行检测时，受到日光干扰且设备庞大，检测不便，检测准确率低的问题。

本发明提供一种土壤全氮和有机质的检测方法，包括：

向待检测土壤发射不同波段的调制光信号；

解调待检测土壤的反射光信号，得到反射率；

利用预设的土壤全氮和有机质预测模型，对所述反射率进行检测，得出待检测土壤中全氮和有机质的含量；

其中，所述预设的土壤全氮和有机质预测模型以样本土壤的不同波段的反射率作为输入，以反射率对应的土壤全氮含量和有机质含量作为标签，基于深度神经网络训练得到。

根据本发明提供的一种土壤全氮和有机质的检测方法，所述向待检测土壤发射调制后不同波段的光信号的步骤中，所述不同波段包括：800nm至1700nm近红外波段中的土壤全氮和有机质敏感波段。

根据本发明提供的一种土壤全氮和有机质的检测方法，所述获取待检测土壤反射的解调反射信号的反射率，包括：

采集待检测土壤反射的不同波段的反射信号；

对所述反射信号进行相敏检波、滤波和放大处理，得到解调后的反射信号；

利用所述解调后的反射信号与预设的解调后的标准白板反射信号的比例关系，得到不同波段光源的反射率。

根据本发明提供的一种土壤全氮和有机质的检测方法，所述深度神经网络包括四个全连接层，所述四个全连接层的前三层均采用ReLU激活函数，四个全连接层的最后一层采用Sigmoid激活函数；