LED脉冲光源式作物冠层植被指数测定系统技术方案

本发明专利技术提供了一种LED脉冲光源式作物冠层植被指数测定系统，包括传感器、控制器和电源电路三个部分。传感器包括主动光源模块、光学系统模块、信号调理与采样模块，主动光源模块由控制器输出脉冲信号控制，使红光LED组和近红外LED组实现交替发光和脉冲闪烁，以作为主动式LED脉冲光源；控制器包括MCU模块、按键模块、数据存储模块、显示模块。本发明专利技术的测定系统功耗低，整体结构实用性强，传感器采用脉冲式光源设计，交替式光源驱动，采用单一探测器，因此光源稳定性好，光学通道集成度高、精简度好，而且本测试系统还设有带通滤波和软件滤波降低数据误差，并采用友好的人机界面，因此特别适合在实际农业生产中进行推广使用。

LED pulsed light source system for measuring crop canopy vegetation index

The invention provides a LED pulse light source crop canopy vegetation index measuring system, which comprises three parts of a sensor, a controller and a power supply circuit. The active sensor includes a light source module, optical module, signal conditioning and sampling module, active light source module by the controller output pulse signal control, the red LED group and LED group to achieve near infrared light and alternating pulse, as active LED pulse light source; the controller comprises a MCU module, a key module, data storage module, display module. The invention of the measuring system of low power consumption, the overall structure of practical sensor using a pulsed light source design, alternating light source drive, using a single detector, therefore the light stability is good, the optical path of high integration, streamlined degree, and the testing system is also provided with a band-pass filter and software filtering to reduce the data error, and the friendly the man-machine interface, therefore particularly suitable for use in actual agricultural production.

【技术实现步骤摘要】
LED脉冲光源式作物冠层植被指数测定系统
本专利技术涉及一种作物冠层植被指数测定系统，具体是一种LED脉冲光源式作物冠层植被指数测定系统，属于农业信息检测工具

技术介绍
近年来国内外学者对漫反射光谱和相关作物生长信息之间的机理关系的研究表明：利用冠层光谱分析技术可以有效实现作物生长特征和植株营养状况的动态监测，其中差值植被指数（DVI）、归一化植被指数|（NDVI）和比值植被指数（RVI）等光谱指数被广泛应用于对植物的营养状况进行估测。归一化植被指数|（NDVI）是利用可见光和近红外两个波段的反射率归一化比值得到的，它一方面能反映植被光合作用有效辐射吸收情况，另一方面能反映作物群体大小、健康程度等情况。相比于传统的物理和生化方法研究作物的营养状况，冠层光谱分析技术具有快速、便携、无损、不受时空限制等突出优点，因此利用作物冠层漫反射光谱获取作物生长信息是农业信息领域的重要研究方向。目前，将冠层光谱反射信息和作物生长信息之间的机理关系进行工程化实现并应用于田间实时测量和实时指导农业生产是较为薄弱的环节，基本还处于研究阶段和试用化阶段，尚未在实际农业生产中得到有效的应用。采用冠层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED脉冲光源式作物冠层植被指数测定系统，其特征是：包括传感器、控制器和电源电路三个部分；所述传感器包括主动光源模块、光学系统模块、信号调理与采样模块；主动光源模块设有一组红光LED和一组近红外LED以及脉冲驱动电路，由控制器输出脉冲信号来控制脉冲驱动电路交替驱动红光LED组和近红外LED组，使红光LED组和近红外LED组实现交替发光和脉冲闪烁，以作为主动式LED脉冲光源；光学系统模块包括一个收集光源反射光的凸透镜和一个接收光源反射光并转换成电流信号的光电探测器，光电探测器通过转换电路将其输出的电流信号转换为电压信号向后级的信号调理与采样模块输出；信号调理与采样模块包括滤波电路、放大电路和...

【技术特征摘要】
1.一种LED脉冲光源式作物冠层植被指数测定系统，其特征是：包括传感器、控制器和电源电路三个部分；所述传感器包括主动光源模块、光学系统模块、信号调理与采样模块；主动光源模块设有一组红光LED和一组近红外LED以及脉冲驱动电路，由控制器输出脉冲信号来控制脉冲驱动电路交替驱动红光LED组和近红外LED组，使红光LED组和近红外LED组实现交替发光和脉冲闪烁，以作为主动式LED脉冲光源；光学系统模块包括一个收集光源反射光的凸透镜和一个接收光源反射光并转换成电流信号的光电探测器，光电探测器通过转换电路将其输出的电流信号转换为电压信号向后级的信号调理与采样模块输出；信号调理与采样模块包括滤波电路、放大电路和A/D采样电路，从光学系统模块传来的电压信号依次经滤波、放大和A/D采样后，转换为红光和近红外反射光强的数字信号向外输出至控制器；所述控制器包括MCU模块、按键模块、数据存储模块、显示模块，其中按键模块、数据存储模块、显示模块均与MCU模块相连接；MCU模块接收传感器信号调理与采样模块的A/D采样电路传来的红光和近红外反射光强的数字信号，根据相应算法计算归一化植被指数（NDVI），将红光和近红外的NDVI值输出至显示模块显示，并根据按键模块的操作将数据存储至数据存储模块，MCU模块还向传感器的主动光源模块的脉冲驱动电路输出脉冲信号；按键控制模块设有系统复位按键、监测开始按键和存储数据按键；所述电源电路采用锂电池进行供电，并设有电压转换电路，电压转换电路将电池供电转换成5V和3.3V电压以对整个系统进行供电。2.根据权利要求1所述的测定系统，其特征是：所述红光LED和近红外LED分别采用中心波段为650nm的红光LED和中心波段为850nm的近红外LED，所述光电探测器采用LSSPD-3.5光电二极管。3.根据权利要求1所述的测定系统，其特征是：所述控制器的MCU模块输出脉冲频率为100Hz的脉冲信号至主动光源模块的脉冲驱动电路，并控制脉冲驱动电路对红光及近红外LED以10Hz的频率进行交替驱动。4.根据权利要求1所述的测定系统，其特征是：本测定系统将传感器、控制器和电源电路组装成一个一体式测量仪器，其中传感器部分采用一个空心圆柱筒作为外壳进行封装，红光LED和近红外LED交替排列成圆形并均布在外壳底面的圆周上，凸透镜设置在外壳空心筒内的下部，使外壳空心筒与外部隔离，光电探测器设置在外壳空心筒内凸透镜的上方，红光LED和近红外LED脉冲驱动电路和光电探测器的转换电路设置在外壳空心筒内。5.根据权利要求1所述的测定系统，其特征是：在主动光源模块的电路中，脉冲驱动电路采用2片LED恒流驱动芯片LM3519芯片LM1和LM2分别对红光LED组和近红外LED组进行驱动；由中心波段为650nm的红光LEDD2～D5正向串接形成一个红光LED组，红光LED组的负极接LM1芯片的3脚，红光LED组的正极接LM1芯片的4脚，LM1芯片的1脚“En”端通过插口input1接收控制器传来的脉冲信号；由中心波段为850nm的近红外LEDD6～D9正向串接形成一个近红外LED组，近红外LED组的负极接LM2芯片的3脚，近红外LED组的正极接LM2芯片的4脚，LM2芯片的1脚“En”端通过插口input2接收控制器传来脉冲信号。6.根据权利要求1所述的测定系统，其特征是：在光学系统模块的电路中，光电探测器采用LSSPD-3.5光电二极管，LSSPD-3.5光电二极管VD1的N极接可调电阻R1的调节端，可调电阻R1的一端接VCC电源，另一端接模拟地AGND；光电二极管VD1的GND极接模拟地AGND；光电二极管VD1的P极串接电阻R2后接模拟地AGND，电阻R2的两端电压通过接口Vout向后级的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李修华，王策，陈佐鹏，黄大根，李炳南，陈晓，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45