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原文传递一种用于土壤属性测定的信息采集装置及测定方法

专利名称：	一种用于土壤属性测定的信息采集装置及测定方法
摘要：	本申请公开了一种用于土壤属性测定的信息采集装置及测定方法，装置的卤素灯固定杆垂直固定在底座的一端，光纤探头固定杆垂直固定在底座的另一端；卤素灯与卤素灯固定杆活动连接，光纤探头固定设置在光纤探头固定杆上，光纤探头的探测端垂直底座的平面，土壤样本容器设置在底座上，且位于光纤探头固定杆和卤素灯固定杆之间的位置，当进行土壤测定时，光纤探头的探测端垂直土壤样本容器的中心位置。将土壤样本放入土壤样本容器中并置于光纤探头正下方，然后调节卤素灯的照射角度，可完成土壤光谱反射率数据的采集。相比传统的土壤数据采集，对于卤素灯的照射强度、角度和光纤探头的探测位置都可以实现准确控制，因此可以间接提高光谱测定的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东农业大学
发明人：	宋雪;朱琳琳;刘岳鹏;张丽娜;高峰;齐伟;盛艳萍;张民;陈宝成;刘之广;张强;邹朋;孙玲丽
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910196398.3
公开号：	CN109709042A
代理机构：	济南誉丰专利代理事务所(普通合伙企业)
代理人：	李茜
分类号：	G01N21/01(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	271018 山东省泰安市岱宗大街61号
主权项：	1.一种用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，包括：底座(1)、卤素灯固定杆、卤素灯(2)、光纤探头固定杆、光纤探头(3)和土壤样本容器(4)，其中：所述卤素灯固定杆的垂直固定在所述底座(1)的一端，所述光纤探头固定杆垂直固定在所述底座(1)的另一端，所述卤素灯固定杆与所述光纤探头固定杆的固定位置相对应；所述卤素灯(2)与所述卤素灯固定杆活动连接，所述光纤探头(3)固定设置在所述光纤探头固定杆上，且所述光纤探头(3)的探测端垂直所述底座(1)的平面，所述土壤样本容器(4)设置在所述底座(1)上，且位于所述光纤探头固定杆和所述卤素灯固定杆之间的位置，当进行土壤测定时，所述光纤探头(3)的探测端垂直所述土壤样本容器(4)的中心位置。 2.根据权利要求1所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述卤素灯固定杆包括第一固定杆(5)和第二固定杆(6)，所述第一固定杆(5)和所述第二固定杆(6)的一端通过第一调节旋钮(7)活动连接，所述第一固定杆(5)的另一端与所述卤素灯(2)活动连接，所述第二固定杆(6)的另一端与所述底座(1)固定连接。 3.根据权利要求2所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述卤素灯(2)与所述第一固定杆(5)之间设置一卤素灯连接座(8)，所述卤素灯连接座(8)固定设置在所述第一固定杆(5)上，所述卤素灯(2)通过一转轴与所述卤素灯连接座(8)活动连接。 4.根据权利要求1所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述光纤探头固定杆包括第三固定杆(9)、第四固定杆(10)和第五固定杆(11)，所述第四固定杆(10)为L型固定杆，所述第三固定杆(9)的一端与所述第四固定杆(10)的一端通过第二调节旋钮(12)活动连接，所述第四固定杆(10)的另一端与所述第五固定杆(11)的一端固定连接，所述第三固定杆(9)的另一端与所述底座(1)固定连接，所述第五固定杆(11)的另一端固定连接所述光纤探头(3)，所述第五固定杆(11)垂直所述底座(1)的平面。 5.根据权利要求1-4任一项所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述底座(1)上设置有圆形旋转装置(13)，所述圆形旋转装置(13)通过第一转轴(14)与所述底座(1)活动连接，所述土壤样本容器(4)设置有多个，多个所述土壤样本容器(4)均匀设置在所述圆形旋转装置(13)的边缘位置。 6.根据权利要求5所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述土壤样本容器(4)底部设置有容器托盘(15)，所述容器托盘(15)分别与所述圆形旋转装置(13)和所述土壤样本容器(4)的底部相连接。 7.根据权利要求6所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述土壤样本容器(4)与所述容器托盘(15)之间设置有第二转轴(16)，所述土壤样本容器(4)与所述容器托盘(15)通过所述第二转轴(16)活动连接。 8.一种土壤属性测定方法，利用如权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括：将需要进行测定的土壤样本放入土壤样本容器中；调整卤素灯固定杆和光纤探头固定杆的高度、卤素灯的角度，通过光纤探头采集所述土壤样本容器中的土壤样本的光谱反射率数据；将采集到的所述土壤样本的光谱反射率数据进行预处理；将预处理后的光谱反射率数据进行光谱参数变换；将参数变换后的光谱反射率数据输入预设的反演模型中，评估所述土壤样本的属性。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将采集到的所述土壤样本的光谱反射率数据进行预处理，包括：选用标准正态变量变换来消除所述光谱反射率数据中土壤样本颗粒大小、表面散射光，以及光程变化等对近红外光谱的影响，通过单个土壤样本光谱的标准偏差来修正光谱的变化，将每条光谱标准化为零均值、单位方差的量，从原始光谱中减去该条光谱的平均值，再除以标准偏差；进行去趋势处理来消除光谱的基线漂移，将光谱的吸光度和波长按照多项式拟合出一条趋势线d，然后从原始光谱x中减去趋势线d，XDT＝X-X0，其中：Xm为原始光谱中的吸光度值；X0为经过二项式线性拟合的趋势线，X为原始光谱，XDT为经过去趋势处理后的光谱；对原始光谱数据进行一阶微分变换R′(λi)＝[R(λi+1)-R(λi-1)]/Δλ，λi为波段i的波长值，R(λi)为波长λi的反射率，R(λi+1)为波长λi+1的反射率，R(λi-1)为波长λi-1的反射率，Δλ为波长λi-1到λi+1的间隔，R′(λi)为i波段的一阶导数光谱值。 10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括对土壤样本进行筛选，包括：分别计算每两个土壤样本间的欧氏距离，选择相互间欧氏距离最大的两个土壤样本，放入校正集中；对于剩余的每个土壤样本，分别计算其与各个选择土壤样本之间的欧氏距离，选择其中最短的记录下来，形成一个最短距离数据表；比较所述最短距离数据表中的距离数值，选择其中距离最大的一个土壤样本，作为下一个使用的土壤样本，放入校正集中；重复上述步骤，直至所选择的土壤样本数目达到预设数量。
所属类别：	发明专利