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原文传递一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置

专利名称：	一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置
摘要：	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。
专利类型：	发明专利
申请人：	南京农业大学
发明人：	倪军;刘一鸣;蒋小平;曹卫星;朱艳;田永超
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010122379.9
公开号：	CN111189795A
代理机构：	南京天华专利代理有限责任公司
代理人：	许轲;徐冬涛
分类号：	G01N21/3563;G01N21/359;G01S19/42;G;G01;G01N;G01S;G01N21;G01S19;G01N21/3563;G01N21/359;G01S19/42
申请人地址：	211225 江苏省南京市溧水区白马镇国家农业科技园南京农业大学基地
主权项：	1.一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其特征在于：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。 2.根据权利要求1所述的一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其特征在于：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。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其特征在于：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。 4.根据权利要求1所述的一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其特征在于：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。 5.根据权利要求1所述的一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其特征在于：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。 6.根据权利要求1所述的一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其特征在于：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。 7.根据权利要求1所述的一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其特征在于：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。 8.根据权利要求7所述的一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其特征在于：所述光源驱动单元采用Maxim的MAX3766芯片实现自动光功率控制驱动，通过微控制单元的主控芯片IO口的高低电平控制模拟开关控制多个近红外LED光源分时驱动；所述光谱采集单元采用滨松S2386光电探测器采集光信号，其通过电流电压转换电路及四阶巴特沃斯带通滤波器将微弱光信号转换为电信号；所述语音控制与输出单元采用科大讯飞XFS5152CE语音合成芯片与微控制单元通过串口通讯实现语音控制与输出；所述GPS/北斗定位单元采用S1216F8-BD模组获取地理位置信息通过串口通信传输至微控制单元的主控芯片；所述无线通信单元采用NRF24L01与微控制单元通过SPI通信，向显示单元传输谷物反射光谱信息、谷物品质检测信息及地理位置信息，并接受控制显示单元的命令信号。 9.根据权利要求1所述的一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置，其特征在于：所述接收显示装置包括显示屏、无线通信模块、语音控制输出模块；所述显示屏用于显示谷物品质检测信息、地理位置信息及谷物品质分布信息，所述无线通信模块采用NRF24L01实现，接收微控制单元传输的谷物反射光谱信息、谷物品质检测信息及地理位置信息，并向微控制单元发送控制指令，所述语音控制输出模块采用XFS5152CE语音合成芯片实现，接收语音转化成控制指令控制光谱采集，接收谷物品质信息转化成语音信号输出。 10.根据权利要求1至9任一项所述一种基于近红外光谱的便携式谷物品质在线检测装置的在线检测方法，其特征在于：农机作业时，定时采集谷物近红外反射光谱信息，预测谷物品质信息，同时通过控制电路模块的GPS/北斗定位单元获取当前地理位置信息；完成农机作业后，可获取多点的谷物品质信息及其对应的地理位置信息，由此可生成谷物品质分布图。
所属类别：	发明专利