一种水稻叶片组织光学特性参数的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水稻叶片组织光学特性参数的测量装置，包括通过光纤连接的光源系统、单积分球光路系统和检测系统，检测系统连接计算机，所述的光源系统包括：波段为250～2500nm的卤钨灯源；所述的单积分球光路系统包括：积分球；光斑调节器，安装在积分球上，包括金属管和/或透镜，用于控制光纤的光斑大小。本实用新型专利技术的测量装置光源采用具有连续波段的卤钨灯源和光斑调节器，解决了现有的测量装置在测量时需要切换不同波段光源的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻叶片组织光学特性参数的测量装置
本技术涉及组织光学研究领域，尤其涉及一种水稻叶片组织光学特性参数的测量装置。
技术介绍
光在生物组织体内传播过程及路径与组织体的生理、病理状态密切相关，成为人们研究关注的重点。组织光学特性参数，是一系列用来描述光在组织体内传播状况的物理量。光在混浊组织中传播主要涉及三个基本物理过程：反射(折射)，吸收和散射。光在组织中的衰减主要是组织体对光的吸收和散射两种过程的综合作用，分别用吸收系数μa和散射系数μs表示。μa和μs分别描述组织体对光的吸收和散射能力，其中μa主要取决于组织的化学组成；而μs受到组织结构/物理特性(如密度、组织粒子大小、细胞结构)的影响。通过对组织体内各光学特性参数的测定，便可以间接的得到组织体内相应的生理、病理信息。因此组织体的光学特性参数在农作物养分诊断、病害检测、品质分析等领域有着非常重要的应用价值。目前，光学特性参数在水果的无损检测方面具有广泛的应用。植物叶片组织不同于水果组织，很少有文献涉及到植物叶片的光学特性参数以及其与叶片的养分信息或者病害胁迫之间的关系。水稻是我国主要的粮食作物，通过水稻叶片的光学特性参数对其养分诊断、病害检测、品质分析等具有重要的意义。公开号为CN103940766A的中国专利技术专利文献公开了一种基于积分球的农产品组织光学特性自动检测装置，一种农产品组织光学特性检测装置，采用步进电机和控制系统对多个单波段的激光光源进行切换，获得猕猴桃的反射率、透射率后利用IAD算法(反向倍加法InverseAdding-doubling，IAD)对其进行反演得到光学特性参数。上述装置采用激光光源无法获得连续波段下的光学特性参数，且IAD反演算法假设生物组织为均一物质，测量时光照均匀，但在实际应用中无法满足上述条件，因此不能实现对水稻叶片光学特性参数的准确反演。
技术实现思路
本技术提供了一种水稻叶片组织光学特性参数的测量装置，光源采用具有连续波段的卤钨灯源和光斑调节器，解决了现有的测量装置在测量时需要切换不同波段光源的问题。包括通过光纤连接的光源系统、单积分球光路系统和检测系统，检测系统连接计算机，所述的光源系统包括：波段为250～2500nm的卤钨灯源；所述的单积分球光路系统包括：积分球；光斑调节器，安装在积分球上，包括金属管和/或透镜，用于控制光纤的光斑大小。现有的组织光学特性检测装置的光源为多个单波段的激光光源，在测量时需要对多个单波段的激光光源进行切换，操作繁琐，本技术的测量装置的光源采用具有连续波段的卤钨灯源，解决了现有的测量装置在测量时需要切换不同波段光源的问题；本技术的测量装置采用了光斑调节器，使测量反射率和透射率时照射在水稻叶片组织样本上的光斑大小保持一致，保证水稻叶片组织的漫反射率和漫透射率的精准测量。当测量水稻叶片组织的透射率时，所述的光斑调节器为透镜，安装在靠近光纤的积分球一侧的样本口。当测量水稻叶片组织的反射率时，所述的光斑调节器包括金属管和透镜，所述的金属管通过远离样本口的积分球一侧的入光口伸入到积分球内部，所述的透镜安装在金属管的位于积分球内部的一端。测量水稻叶片组织的透射率和反射率时，经过光斑调节器的调节，照射在水稻叶片组织样本上的光斑大小保持一致均为1mm。作为优选，所述的金属管的内径为8mm，外径12mm，金属管的长度为300mm。金属管的内径为8mm，外径12mm，长度为300mm时，可以使光斑直径保持在1mm左右，使水稻叶片组织的漫反射率和漫透射率的测量精度更高。作为优选，所述的金属管的外表面涂有高反射涂层。作为优选，所述的检测系统包括检测光谱仪和罩在检测光谱仪外的透明罩。在测量时，透明罩可以避免因空气流动而使检测到的信号受到波动，使检测结果更准确。与现有技术相比，本技术的有益效果为：(1)本技术搭建了全新的单积分球离体光学特性参数测量装置，所选择的光源、光纤、光谱仪能保证可以获得水稻叶片在350～1000nm波段精准的漫反射率和漫透射率；设置的透镜和光斑调节器保证了测量的精确度；(2)本技术的测量装置的光源采用具有连续波段的卤钨灯源，解决了现有的测量装置在测量时需要切换不同波段光源的问题；本技术的测量装置采用了光斑调节器，使测量反射率和透射率时照射在水稻叶片组织样本上的光斑大小保持一致，保证水稻叶片组织的漫反射率和漫透射率的精准测量。附图说明图1为本技术水稻叶片组织光学特性参数的测量装置的结构示意图；图2为测量水稻叶片组织的透射率时积分球内部的结构示意图；图3为测量水稻叶片组织的反射率时积分球内部的结构示意图；图4为本技术水稻叶片组织光学特性参数的反演方法的流程示意图。其中，1、光源系统；2、光纤；3、单积分球光路系统；4、检测系统；5、计算机；6、透镜；7、适配器；8、支撑架；9、金属管；10、水稻叶片组织样品。具体实施方式如图1所示，本技术的水稻叶片组织光学特性参数的测量装置主要包括：为实验系统提供光源的光源系统1、对样品的漫反射率和漫透射率进行检测的单积分球光路系统3、将实验中的光信号转为电信号的检测系统4、数据显示和处理的计算机5；光源系统1、单积分球光路系统3和检测系统4通过直径为400μm、波段范围为380～1000nm的光纤2连接，检测系统4连接计算机5。光源系统1由波段为250～2500nm的卤钨灯源及额定功率为250W的电源供给箱组成，其光源功率可调，根据需求可选择强度模式、电流模式或者功率模式，且每次实验的参数设定均可储存，下次实验进行参数设定时可直接调用；单积分球光路系统3包括：积分球，其内壁涂有高反射涂层，如Spectraflect白色涂层，可以在内壁形成均匀的光强；光斑调节器，由单个透镜6和/或内径为8mm，外径为12mm，长度为300mm的金属管9组成，金属管9的外表面涂有与积分球内壁相同的高反射涂层，透镜为凸透镜。如图2所示，当测量水稻叶片组织的透射率时，光斑调节器为透镜6，通过适配器7安装在靠近光纤2的积分球一侧的样本口，适配器7通过支撑架8安装在积分球上。如图3所示，当测量水稻叶片组织的反射率时，光斑调节器包括金属管9和透镜6，金属管9通过远离样本口的积分球一侧的入光口伸入到积分球内部，金属管9由适配器7固定，适配器7通过支撑架8安装在积分球上，透镜6安装在金属管9的位于积分球内部的一端。透镜6和金属管9用于调节光纤2的光斑，使照射在样本上的光斑大小为1mm。样品夹，包括一端固定，另一端可移动的金属架，金属架的两端固定有石英玻片，可根据样品的厚度调节金属架可移动的一端；支撑架8，用于固定光纤、金属管和样品夹；检测系统4包括：波段范围为350～1000nm的海洋光学检测器，以及罩设在海洋光学检测器外的透明罩；计算机5，用于数据采集，并对采集到的数据进行分析处理，实现对水稻叶片组织光学特性参数重构。如图4所示，基于上述的测量装置对水稻叶片组织光学特性参数的反演方法如下：(1)设置光学特性参数模拟数据集(μa，μs)，其中μa为吸收系数，μa从0.01cm-1开始以1cm-1的步长增加至20cm-1，共20个数据；μs为散射系数，μs从1cm-1开始以33cm-1的步长增加至1000cm-1，共30个数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻叶片组织光学特性参数的测量装置，包括通过光纤连接的光源系统、单积分球光路系统和检测系统，检测系统连接计算机，其特征在于，所述的光源系统包括：波段为250～2500nm的卤钨灯源；所述的单积分球光路系统包括：积分球；光斑调节器，安装在积分球上，包括金属管和/或透镜，用于控制光纤的光斑大小。

【技术特征摘要】
1.一种水稻叶片组织光学特性参数的测量装置，包括通过光纤连接的光源系统、单积分球光路系统和检测系统，检测系统连接计算机，其特征在于，所述的光源系统包括：波段为250～2500nm的卤钨灯源；所述的单积分球光路系统包括：积分球；光斑调节器，安装在积分球上，包括金属管和/或透镜，用于控制光纤的光斑大小。2.根据权利要求1所述的水稻叶片组织光学特性参数的测量装置，其特征在于，当测量水稻叶片组织的透射率时，所述的光斑调节器为透镜，安装在靠近光纤的积分球一侧的样本口。3.根据权利要求1所述的水稻叶片组织光学特性参数的测量装置，其特征在于，当测量水稻...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑海燕，李晓冉，翁海勇，何勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33