一种便携式土壤速效养分检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供的一种便携式土壤速效养分检测装置，其包括：用于将土壤养分待测液中的待测养分浓度转化为原始电信号的玻璃微电极阵列；与所述玻璃微电极阵列相连的前置放大装置，所述前置放大装置用于放大所述原始电信号以得到增强电信号；与所述前置放大装置相连的信号调理电路，所述信号调理电路用于将所述增强电信号进行降噪处理以得到有效电信号；与所述信号调理电路相连的数据处理装置，所述数据处理装置用于转换并处理所述有效电信号。本实用新型专利技术能够有效的降低干扰信号对数据分析的不利影响。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式土壤速效养分检测装置
本技术涉及土壤养分检测装置，更具体地，涉及一种便携式土壤速效养分检测装置。
技术介绍
土壤养分是由土壤或人工提供的植物生长所必须的营养元素，能直接或经转化后被植物根系吸收的矿质营养成分。土壤养分含量在农业生产中具有重要作用，尤其是在施肥技术的推广中，对土壤中养分含量的准确了解，为更适当的调节土壤肥力提供准确的分析基础。土壤中的速效养分是指当季作物能够直接吸收的养分，包括水溶态养分和吸附在土壤胶体颗粒上容易被交换下来的养分，其含量的高低是土壤养分供给的强度指标。目前对土壤中的速效养分进行检测，多需要在实验室内使用，例如火焰光度法或原子吸收分光光度计等，相对耗时费力。为提高对土壤中速效养分的快速检测，近来，国内外涌现了一批土壤养分快速检测设备。例如，申请号为CN201310428923.2和201510776488.1的中国专利申请，是基于卤素灯组合光源的多功能土壤养分快速检测装置；申请号为CN201320176010.1，CN201320174615.7的中国专利申请，是基于透射和反射图像分析的土壤养分检测系统；申请号为CN101975764B的中国专利申请，是基于近红外光谱技术的多波段土壤氮素检测装置和方法；申请号为CN201510984791.0的中国专利申请，是基于激光照射的特征光谱分析的检测系统。上述检测装置能够对土壤养分进行较准确的分析，但是，其耗时长、操作复杂，且无法满足田间现场环境下的土壤养分快速检测的需求。因此，电化学检测技术由于其响应速度快、灵敏度高等特点，逐渐在物质含量的分析检测领域得到应用。但是，采用电化学检测技术进行检测时，土壤中的速效养分由浸提剂浸提后得到的水溶液中，其速效养分含量较少，经转化后得到的电信号比较微弱，且会伴随产生一些干扰信号，会影响对土壤中速效养分的准确分析。
技术实现思路
本技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的便携式土壤速效养分检测装置，以解决干扰信号影响养分分析准确性的问题。根据本技术的一个方面，提供一种便携式土壤速效养分检测装置，其包括：用于将土壤养分待测液中的待测养分浓度转化为原始电信号的玻璃微电极阵列；与所述玻璃微电极阵列相连的前置放大装置，所述前置放大装置用于放大所述原始电信号以得到增强电信号；与所述前置放大装置相连的信号调理电路，所述信号调理电路用于将所述增强电信号进行降噪处理以得到有效电信号；与所述信号调理电路相连的数据处理装置，所述数据处理装置用于转换并处理所述有效电信号。进一步地，所述玻璃微电极阵列包括一个参比电极和至少三个离子选择性工作电极，所述离子选择性工作电极内依次灌充有液态离子选择交换剂和电解液。进一步地，所述液态离子选择交换剂为：20μm-40μm长度的NH4+离子选择交换剂、20μm-40μm长度的NO3-离子选择交换剂或180μm-200μm长度的K+离子选择交换剂。进一步地，所述玻璃微电极阵列插接于所述前置放大装置上。进一步地，还包括：供给电能的电源，所述电源采用低纹波的电池。进一步地，所述信号调理电路包括用于稳定信号的电压跟随电路和用于滤除噪声的滤波电容。进一步地，所述数据处理装置包括采集卡和微处理器，所述采集卡具有16路采集通道，且所述采集卡的采集位数为16位。进一步地，还包括：与所述数据处理装置相连且用于检测土壤中水分的水分传感器。进一步地，还包括：与所述数据处理装置相连且用于监测环境温度的温度传感器。进一步地，还包括：与所述数据处理装置相连且用于定位并记录采样位置信息的GPS。本技术的有益效果主要如下：(1)采用前置放大装置对原始电信号进行放大处理后，通过信号调理电路对放大后的增强电信号进行降噪处理，不仅能够提高由玻璃微电极阵列获取的电信号的强度，还能够有效的降低干扰信号的影响，提高分析检测的准确性；(2)采用低纹波的电池提供电源，降低产生的干扰信号的强度，进一步降低干扰信号的影响；(3)玻璃微电极阵列与前置放大装置采用直接连接的方式，避免采用导线连接时产生的干扰信号，再进一步降低干扰信号的影响；(4)数据处理装置还分别连接有水分传感器、温度传感器和GPS，便于对土壤中的速效养分进行综合分析。附图说明图1为根据本技术实施例的一种便携式土壤速效养分检测装置的结构示意图；图2为根据本技术实施例的一种便携式土壤速效养分检测装置的玻璃微电极阵列的结构示意图；图3为根据本技术实施例的一种便携式土壤速效养分检测装置的前置放大装置的电路结构示意图；图4为根据本技术实施例的一种便携式土壤速效养分检测装置的信号调理电路的电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。参见图1所示，一种便携式土壤速效养分检测装置，包括：玻璃微电极阵列1、前置放大装置2、信号调理电路3和数据处理装置7。玻璃微电极阵列1用于检测土壤养分待测液中的待测离子浓度，并将该待测离子浓度转换为原始电信号，以用于数据处理分析。为便于对土壤中的速效养分进行分析，先采集目标试验田耕作层的土壤样品，土壤样品取自耕作层地下深度为15cm-25cm处的土壤。采集的土壤样品采用去离子水或0.1mol/LCaCl2溶液浸提，土壤样品与去离子水/CaCl2溶液的质量比为1:10，例如，在5g土壤样品中加入50ml去离子水中。加入去离子水后，充分振荡混匀，使土壤的速效养分以可溶性离子状态进入到水溶液中，再进行过滤，得到澄清的、含有土壤中速效养分的土壤养分待测液。将土壤养分待测液置于检测容器中，将玻璃微电极阵列1浸入到土壤养分待测液中，检测土壤养分待测液中的速效养分浓度。玻璃微电极阵列1与前置放大装置2相连。玻璃微电极阵列1将获取的速效养分浓度信息转换为原始电信号，并将该原始电信号输出，传送至前置放大装置2。由于土壤中的速效养分的浓度较小，玻璃微电极阵列1检测得到的原始电信号是比较微弱的，其与装置本身电路中的信号产生混淆而难以区分，因此，通过设置前置放大装置2，将玻璃微电极阵列1输出的原始电信号在引入干扰电信号之前进行放大处理，以增强该原始电信号的强度，降低干扰信号的影响，便于后期的分析处理。前置放大装置2与信号调理电路3相连。经由前置放大装置2放大处理后的增强电信号，输入至信号调理电路3。信号调理电路3降低伴随增强电信号输入的干扰信号的强度，以降低干扰信号对增强电信号的不利影响。信号调理电路3与数据处理装置7相连。经过信号调理电路3降噪处理后的有效电信号输入至数据处理装置7，数据处理装置7将该有效电信号转换为数字信号，并进行分析处理，以获取土壤养分待测液中速效养分的含量。由玻璃微电极阵列1获取的关于速效养分含量信息的原始电信号，经放大、降噪处理后，能够有效的提高数据处理装置7对有效电信号的辨识及处理的准确度。参见图2所示，用于获取原始电信号的玻璃微电极阵列1包括一个参比电极11和至少三个离子选择性工作电极12。多个离子选择性工作电极12具有相同的结构。具体地，离子选择性工作电极12包括用于灌充试剂的玻璃电极，玻璃电极内灌充的试剂为液态离子选择交换剂和电解液，其中，液态离子选择交换剂靠近玻璃电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式土壤速效养分检测装置，其特征在于，其包括：用于将土壤养分待测液中的待测养分浓度转化为原始电信号的玻璃微电极阵列(1)；与所述玻璃微电极阵列(1)相连的前置放大装置(2)，所述前置放大装置(2)用于放大所述原始电信号以得到增强电信号；与所述前置放大装置(2)相连的信号调理电路(3)，所述信号调理电路(3)用于将所述增强电信号进行降噪处理以得到有效电信号；与所述信号调理电路(3)相连的数据处理装置(7)，所述数据处理装置用于转换并处理所述有效电信号。

【技术特征摘要】
1.一种便携式土壤速效养分检测装置，其特征在于，其包括：用于将土壤养分待测液中的待测养分浓度转化为原始电信号的玻璃微电极阵列(1)；与所述玻璃微电极阵列(1)相连的前置放大装置(2)，所述前置放大装置(2)用于放大所述原始电信号以得到增强电信号；与所述前置放大装置(2)相连的信号调理电路(3)，所述信号调理电路(3)用于将所述增强电信号进行降噪处理以得到有效电信号；与所述信号调理电路(3)相连的数据处理装置(7)，所述数据处理装置用于转换并处理所述有效电信号。2.如权利要求1所述的一种便携式土壤速效养分检测装置，其特征在于：所述玻璃微电极阵列(1)包括一个参比电极(11)和至少三个离子选择性工作电极(12)，所述离子选择性工作电极(12)内依次灌充有液态离子选择交换剂和电解液。3.如权利要求2所述的一种便携式土壤速效养分检测装置，其特征在于，所述液态离子选择交换剂为：20μm-40μm长度的NH4+离子选择交换剂、20μm-40μm长度的NO3-离子选择交换剂或180μm-200μm长度的K+离子选择交换剂。4.如权利要求1所述的一种便携式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓冬，王成，周航，何璐璐，侯佩臣，陈泉，罗斌，高权，张晗，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：新型
国别省市：北京,11