害虫计数与种类识别装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种害虫计数与种类识别装置，能够提高害虫数量和害虫种类测量的准确度。装置包括：光学传感探头和电子学模块；光学传感探头包括收集漏斗、圆筒、收集装置、第一光电二极管阵列、第二光电二极管阵列、第一红外光源、第二红外光源，收集漏斗与圆筒连通，且置于圆筒上，收集装置位于圆筒下，第一红外光源与第一光电二极管阵列，以及第二红外光源与第二光电二极管阵列形成双对射对称结构，电子学模块对第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列输出的信号进行处理，得到依次经收集漏斗、圆筒落入收集装置中的害虫的数量，以及表征害虫尺寸大小的数字量，并根据数字量确定出害虫的种类。

【技术实现步骤摘要】
害虫计数与种类识别装置
本专利技术涉及红外传感技术与害虫群落监测领域，具体涉及一种害虫计数与种类识别装置。
技术介绍
害虫强大的繁殖能力能够使其在较大范围及地域中进行蔓延，每年都会造成农作物巨大的损失。为确保农产品产量，往往滥用杀虫剂，不仅给环境和生态带来了严重的污染与危害，而且残留在农产品中的杀虫剂也引起了食品安全问题。成年害虫群落达到峰值后，便会产下虫卵并繁殖大量新生幼虫，这一阶段是能够通过喷洒杀虫剂控制害虫的唯一阶段。因此，要想适时适量喷洒杀虫剂，有效地控制虫害，关键在于准确监测害虫群落规模，获取虫害爆发的时间和规模。无论是传统上的目测法及基于胶粘剂陷阱的手工计数法，还是使用了遥感光谱、雷达、机器视觉等现代技术的害虫监测系统，都存在一些问题，没能成为给定区域内害虫群落估计最常用最有效的方法。目前给定区域内估计害虫群落最常用最有效的方法仍然是结合诱捕陷阱的红外面光束传感技术。这种方法利用害虫趋光性或性信息激素对田间害虫进行诱捕，进入诱捕陷阱的害虫通过红外面光束与光电二极管对射的结构时，通过检测害虫遮挡红外面光束引起的光电二极管上光能的变化量，实现害虫个数自动计数。基于红外技术的害虫监测系统中，无论害虫计数精度还是害虫种类识别的准确度都与光电二极管上光能变化量密切相关。因此，要想利用红外传感技术准确实现害虫计数及种类识别，必须准确的获取害虫通过红外面光束的不同阶段引起光电二极管上光能变化量，并且对引起光能变化量的因素进行分析。国外科研人员采用这一技术，已经实现了储藏谷物害虫及果园梨小食心虫群落的实时动态监测。甚至在不使用性诱激素及电击陷阱的情况，利用这一技术获取害虫翅膀震动频率，结合信号处理技术，实现了飞入害虫的自动计数及种类识别。虽然国内外科研人员使用红外传感技术形成了很多害虫群落监测系统，也起到了很多有益的效果，但都缺乏害虫经过红外面光束不同阶段下光电二极管上光能随时间变化的理论分析。由于缺乏理论分析，研究人员选用红外面光源时，多选用发光面较大的发光二极管或者激光二极管作为光源，造成感应区域内红外面光束截面强度的不均匀性。因此，在感应区域不同位置下落时，即便是相同害虫个体，由于红外面光束截面强度的不均匀性，导致了害虫数量与种类识别的测量误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种害虫计数与种类识别装置，能够提高害虫数量和害虫种类测量的准确度。为此目的，本专利技术提出一种害虫计数与种类识别装置(应用在虫子被杀死之后的场合)，包括：光学传感探头和电子学模块；其中，所述光学传感探头包括收集漏斗、圆筒、收集装置、第一光电二极管阵列、第二光电二极管阵列、第一红外光源、第二红外光源，所述收集漏斗与所述圆筒连通，且置于所述圆筒上，所述收集装置位于所述圆筒下，以确保害虫依次经所述收集漏斗、圆筒落入所述收集装置中，所述第一红外光源与第一光电二极管阵列，以及所述第二红外光源与第二光电二极管阵列形成双对射对称结构，所述第一红外光源和第二红外光源发出的红外面光束位于所述圆筒和收集装置之间，所述第一红外光源和第二红外光源的上发光面的边缘均与所述圆筒的下端面的外环相切，第一光电二极管阵列仅接收所述第一红外光源发出的红外面光束，第二光电二极管阵列仅接收所述第二红外光源发出的红外面光束，所述红外面光束的厚度小于害虫的长度，所述电子学模块连接所述第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列，对所述第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列输出的信号进行处理，得到依次经所述收集漏斗、圆筒落入所述收集装置中的害虫的数量，以及表征害虫尺寸大小的数字量，并根据所述数字量确定出所述害虫的种类。本专利技术实施例所述的害虫计数与种类识别装置，采用双对射传感结构，通过采集的仅与害虫本身尺寸因素有关的光能变化引起的电压输出，计算得出害虫数量和表征害虫尺寸大小的数字量，从而实现基于尺寸大小的害虫种类识别与自动计数，相较于现有技术，本专利技术选用能够发出厚度小于害虫的长度的红外面光束的红外光源，能够避免测量害虫数量与尺寸大小时外部影响因素的影响，使害虫经过红外面光束时光电二极管阵列上光能变化量仅与害虫本身尺寸因素有关，因而测得的害虫数量和害虫种类更准确。附图说明图1为本专利技术害虫计数与种类识别装置一实施例的结构示意图；图2为本专利技术害虫下落经过红外面光束时不同阶段的示意图；图3为图1中的光学传感探头的示意图；图4为图1中的第一光电二极管阵列、第二光电二极管阵列、第一红外光源和第二红外光源相对于圆筒位置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1、图3和图4所示，本实施例公开一种害虫计数与种类识别装置，包括：光学传感探头4和电子学模块；其中，所述光学传感探头4包括收集漏斗5、圆筒6、收集装置7、第一光电二极管阵列10、第二光电二极管阵列11、第一红外光源8、第二红外光源9，所述收集漏斗5与所述圆筒6连通，且置于所述圆筒6上，所述收集装置7位于所述圆筒6下，以确保害虫依次经所述收集漏斗5、圆筒6落入所述收集装置7中，收集漏斗5与圆筒6的直径可以根据诱虫陷阱的结构进行合理选择，所述第一红外光源8与第一光电二极管阵列10，以及所述第二红外光源9与第二光电二极管阵列11形成双对射对称结构，所述第一红外光源8和第二红外光源9发出的红外面光束位于所述圆筒6和收集装置7之间，所述第一红外光源8和第二红外光源9的上发光面的边缘均与所述圆筒6的下端面的外环相切(能够消除害虫经过圆筒时的照射盲点)，第一光电二极管阵列10仅接收所述第一红外光源8发出的红外面光束，第二光电二极管阵列11仅接收所述第二红外光源9发出的红外面光束，所述红外面光束的厚度小于害虫的长度，所述电子学模块连接所述第一光电二极管阵列10和第二光电二极管阵列11，对所述第一光电二极管阵列10和第二光电二极管阵列11输出的信号进行处理，得到依次经所述收集漏斗5、圆筒6落入所述收集装置7中的害虫的数量，以及表征害虫尺寸大小的数字量，并根据所述数字量确定出所述害虫的种类。参看图4，第二红外光源9、第一红外光源8与第一光电二极管阵列10、第二光电二极管阵列11的位置信息如下：其中，第二红外光源9发光面角度15及第一红外光源8发光面角度14、第二红外光源9及第一红外光源8与圆筒6的距离16是在保证第二红外光源9及第一红外光源8的发光面边缘与圆筒6的下端面的外环18相切的前提下进行确定，第一光电二极管阵列10及第二光电二极管阵列11与圆筒6的距离17是在保证第一光电二极管阵列10及第二光电二极管阵列11仅接受对射结构的红外面光束的前提下确定。参看图1和图3，电子学模块包括信号调理模块19、相关检测器20、模数转换器21、微处理器1、信号发生器2和光源驱动3，完成红外光源驱动、信号调理、相关检测、AD转换及采集计算输出等功能，各个结构之间的连接关系如图1中所示：光学传感探头4的第一光电二极管阵列10和第二光电二极管阵列11连接信号调理模块19，信号调理模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种害虫计数与种类识别装置，其特征在于，包括：光学传感探头和电子学模块；其中，所述光学传感探头包括收集漏斗、圆筒、收集装置、第一光电二极管阵列、第二光电二极管阵列、第一红外光源、第二红外光源，所述收集漏斗与所述圆筒连通，且置于所述圆筒上，所述收集装置位于所述圆筒下，以确保害虫依次经所述收集漏斗、圆筒落入所述收集装置中，所述第一红外光源与第一光电二极管阵列，以及所述第二红外光源与第二光电二极管阵列形成双对射对称结构，所述第一红外光源和第二红外光源发出的红外面光束位于所述圆筒和收集装置之间，所述第一红外光源和第二红外光源的上发光面的边缘均与所述圆筒的下端面的外环相切，第一光电二极管阵列仅接收所述第一红外光源发出的红外面光束，第二光电二极管阵列仅接收所述第二红外光源发出的红外面光束，所述红外面光束的厚度小于害虫的长度，所述电子学模块连接所述第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列，对所述第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列输出的信号进行处理，得到依次经所述收集漏斗、圆筒落入所述收集装置中的害虫的数量，以及表征害虫尺寸大小的数字量，并根据所述数字量确定出所述害虫的种类。

【技术特征摘要】
1.一种害虫计数与种类识别装置，其特征在于，包括：光学传感探头和电子学模块；其中，所述光学传感探头包括收集漏斗、圆筒、收集装置、第一光电二极管阵列、第二光电二极管阵列、第一红外光源、第二红外光源，所述收集漏斗与所述圆筒连通，且置于所述圆筒上，所述收集装置位于所述圆筒下，以确保害虫依次经所述收集漏斗、圆筒落入所述收集装置中，所述第一红外光源与第一光电二极管阵列，以及所述第二红外光源与第二光电二极管阵列形成双对射对称结构，所述第一红外光源和第二红外光源发出的红外面光束位于所述圆筒和收集装置之间，所述第一红外光源和第二红外光源的上发光面的边缘均与所述圆筒的下端面的外环相切，第一光电二极管阵列仅接收所述第一红外光源发出的红外面光束，第二光电二极管阵列仅接收所述第二红外光源发出的红外面光束，所述红外面光束的厚度小于害虫的长度，所述电子学模块连接所述第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列，对所述第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列输出的信号进行处理，得到依次经所述收集漏斗、圆筒落入所述收集装置中的害虫的数量，以及表征害虫尺寸大小的数字量，并根据所述数字量确定出所述害虫的种类。2.根据权利要求1所述的害虫计数与种类识别装置，其特征在于，所述电子学模块，包括：信号调理模块、模数转换器和微处理器；其中，所述信号调理模块连接所述第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列，用于对所述第一光电二极管阵列和第二光电二极管阵列输出的信号进行调理，所述模数转换器连接所述信号调理模块，用于对所述信号调理模块输出的信号进行模数转换，所述微处理器连接所述模数转换器，用于对所述模数转换器输出的信号进行处理，得到所述数量和数字量...

【专利技术属性】
技术研发人员：矫雷子，董大明，陈梅香，郑文刚，赵贤德，韩鹏程，杜晓凡，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11