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原文传递一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置及其检测方法

专利名称：	一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置及其检测方法
摘要：	本发明公开了一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置及其检测方法。烘干法最为简单直观，且测量结果准确，是国际上沿用的标准方法，但不能实现原位测定，采样费时费力干扰土壤含水率的连续性，给测定工作带来不便。本发明一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置，包括装置壳体、检测光源、参考光源和红外传感器。所述的壳体呈碗状。红外传感器设置在壳体上，且朝向壳体内。c个检测光源、d个参考光源均固定在壳体上。c个检测光源、d个参考光源均朝向壳体的开口端。本发明通过检测光源和参照光源相对比，能够有效提高对土壤湿度的测量准确度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	杭州电子科技大学
发明人：	秦华伟;尚均普;蔡真;韩冀皖;王耀微;吴迪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910451635.6
公开号：	CN110108659A
代理机构：	杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	黄前泽
分类号：	G01N21/3554(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	310018 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街
主权项：	1.一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置，包括装置壳体；其特征在于：还包括检测光源、参考光源和红外传感器；所述的壳体呈碗状；红外传感器设置在壳体上，且朝向壳体内；c个检测光源、d个参考光源均固定在壳体上；c个检测光源、d个参考光源均朝向壳体的开口端。 2.根据权利要求1所述的一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置，其特征在于：还包括控制电路；所述的控制电路包括光源控制电路、控制器和存储器；c个检测光源、d个参考光源的控制接口分别通过光源控制电路与控制器的光源控制接口连接；红外传感器的信号输出接口与控制器的信号输入接口连接；存储器的通信接口与控制器的通信接口连接。 3.根据权利要求1所述的一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置，其特征在于：所述的红外传感器、c个检测光源、d个参考光源的中心轴线交于同一点，且该交点在壳体的基准面上；壳体的基准面即为壳体的开口端端面；c个检测光源、d个参考光源且沿红外传感器检测头中心轴线的周向均布。 4.根据权利要求1所述的一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置，其特征在于：所述壳体的侧壁上设有一个锥度为1:1的圆台面；c个检测光源、d个参考光源均位于该圆台面处。 5.根据权利要求1所述的一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置，其特征在于：各检测光源、参考光源的中心轴线与红外传感器中心轴线的夹角均为45°。 6.根据权利要求1所述的一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置，其特征在于：c＝d；c个检测光源、d个参考光源沿着红外传感器检测头中心轴线的周向依次交替排列。 7.根据权利要求1所述的一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置，其特征在于：所述的检测光源及参考光源均采用基于InGaAs型光电二极管；检测光源的发光波长为1450nm；参考光源的发光波长为1300nm；红外传感器采用DLATGS探测器。 8.如权利要求1所述的一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置的检测方法，其特征在于：步骤一、将壳体倒扣在被测土壤上；步骤二、参照光源、检测光源分别在不同时间点照射土壤；红外传感器接收经土壤反射后的光，得到检测光源照射时红外传感器接收到的反射光强X和参照光源照射时红外传感器接收到的反射光强X′；步骤三、根据X、X′计算相对吸收深度步骤四、将相对吸收深度X代入检测数值模型Y＝aX+b中；得到被检测土壤的湿度值Y；其中，a为第一模型参数，b为第二模型参数，其值通过标定得到。 9.根据权利要求8所述的一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置的检测方法，其特征在于：通过标定确定第一模型参数a和第二模型参数b的方法如下： 1)通过前述步骤一和二中的方法分别测试n份湿度值已知且不同的试验土壤，n≥2，得到n个光强数对(Xi,X′i)，i＝1,2,…,n；Xi为检测光源照射第i份试验土壤时所得的反射光强；X′i为参照光源照射第i份试验土壤时所得的反射光强； 2)分别计算n个光强数对的相对吸收深度 3)根据n份试验土壤的相对吸收深度和湿度值Yi；建立n条模型方程并根据n条模型方程求出a、b。 10.根据权利要求9所述的一种基于近红外反射式土壤湿度测量装置的检测方法，其特征在于：求出a、b的方法如下： ①.用n条模型方程中任意二条组成待解方程组；通过排列组合，得到个待解方程组； ②.分别联立个待解方程组内的方程，接出组a、b； ③.对第②步中求得的个a取平均值，得到最终的第一模型参数a；对第②步求得的个b取平均值，得到最终的第二模型参数b。
所属类别：	发明专利