一种土壤养分检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种土壤养分检测系统，涉及土壤养分检测技术领域，以解决散射光照射土壤而影响土壤养分检测精度的问题。所述土壤养分检测系统包括检测暗箱、光源组件、第一光线转换元件、第二光线转换元件以及光谱仪。第一光线转换元件和第二光线转换元件位于检测暗箱中；光源组件的光出射端位于检测暗箱中，用于向第一光线转换元件的第一侧提供光信号；第一光线转换元件的第二侧与检测暗箱中的待测土壤相对设置，用于向待测土壤提供平行光束；第二光线转换元件用于接收经过待测土壤反射的光束，并将待测土壤反射的光束进行光学转换后，提供给光谱仪。提供给光谱仪。提供给光谱仪。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤养分检测系统


[0001]本技术涉及土壤养分检测
，尤其涉及一种土壤养分检测系统。

技术介绍

[0002]土壤的养分是影响农作物生长的重要因素。为了实时调节土壤养分，需实时检测土壤养分的动态变化，根据土壤养分信息合理施肥，以实现数字农业和精准农业，提高农作物产量，因此，土壤养分测定在精准农业中具有重要地位。
[0003]近红外光谱分析技术是利用组成材料的不同原子的谱线不同、不同元素含量对应谱线峰值不同而进行测定，是一种快速、无损、简便、可在线操作的测量方法和绿色分析检测技术。因此，近红外光谱分析技术可快速检测土壤中包括氮、磷、钾和有机质含量在内的土壤养分信息，使得近红外光谱检测技术在精准农业技术方面具有广泛的应用前景。
[0004]现有技术中，用近红外光谱分析技术进行土壤养分检测中，采用散射光于照射土壤，这些散射光线可能会照射在用于盛放土壤的器皿壁或测试暗箱内壁上，这些侧壁反射后的光线也可能被传输至光谱仪上，影响最终的检测精度，而且还造成了光线的浪费。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种土壤养分检测系统，用于解决散射光照射土壤而影响土壤养分检测精度的问题，以提高土壤养分检测精度。
[0006]为了实现上述目的，本技术提供一种土壤养分检测系统，该检测系统包括检测暗箱、光源组件、第一光线转换元件、第二光线转换元件以及光谱仪。第一光线转换元件和第二光线转换元件位于检测暗箱中；光源组件的光出射端位于检测暗箱中，用于向第一光线转换元件的第一侧提供光信号；第一光线转换元件的第二侧与检测暗箱中的待测土壤相对设置，用于向待测土壤提供平行光束；第二光线转换元件用于接收经过待测土壤反射的光束，并将待测土壤反射的光束进行光学转换后，提供给光谱仪。
[0007]公知的，用于进行土壤养分检测的光线为可见近红外光，因此，光源组件能够发出可见近红外光。
[0008]采用上述技术方案的情况下，经过第一光线转换元件的光学转换，可以将光源组件发出的散射光束转换为平行光束，该平行光束可以全部照射到待测土壤上，减少或避免了有光线照射到检测暗箱的内壁上，进而减少或避免了第二光线转换元件接收到光源组件发出的散射光线或者经过检测暗箱内壁反射后的光线，从而提高了第二光线转换元件接收到的待测土壤反射的光束的纯度，因此，光谱仪依据第二光线转换元件提供的光束进行的土壤养分检测精度会提高，从而解决了散射光照射土壤而影响土壤养分检测精度的问题。
[0009]在一种可能的实现方式中，光源组件可以包括光源和第一光传输件，第一光传输件具有相对的第一端和第二端，第一光传输件的第一端用于接收光源发出的光信号，第一光传输件的第二端向第一光线转换元件的第一侧提供光信号。
[0010]示例的，光源可以位于检测暗箱外，第一光传输件穿过检测暗箱的侧壁，第一光传
输件的第一端在检测暗箱外并与光源对接以接收光信号，第一光传输件的第二端用作光源组件的光出射端，与第一光线转换元件对应。又例如，光源也可以位于检测暗箱中，但需要有相应的遮光装置，以避免光源发出的光线未经过第一光传输件传输和第一光线转换元件转换。
[0011]在一种可能的实施例中，第一光线转换元件可以为光纤准直器，第一光传输件的第二端与光纤准直器的光纤接头通过光连接器连接。示例的，第一光传输件可以为光纤，第一光传输件的第一端与光源连接，第一光传输件的第二端以与光纤准直器的光纤接头连接，可以确保光线全部被第一光线转换元件转换为平行光束。
[0012]在一种可能的实施例中，第一光线转换元件可以为准直透镜，第一光传输件的第二端提供的光信号位于准直透镜的焦点处。示例的，第一光传输件可以为光纤，第一光传输件的第一端与光源连接，第一光传输件的第二端位于准直透镜的焦点处。第一光传输件可以为光纤，光纤的长度和走向可以根据需要设定，因此，光源与检测暗箱的相对位置可以灵活设定。
[0013]在一种可能的实施例中，光源可以为能够发出可见远红外光的卤素灯组合光源。
[0014]由于待测土壤反射光线为漫反射，这样，经过待测土壤漫反射后的光束为散射光束，为了方便传输待测土壤反射的光束，可以在检测暗箱中设置第二光线转换元件，该第二光线转换元件可以为聚光元件，该聚光元件用于接收待测土壤漫反射的散射光束，并将这散射光束聚集，以便于传输给光谱仪。
[0015]为了顺利传输上述的漫反射光线至光谱仪，在一种可能实施例中，土壤养分检测系统还可以包括第二光传输件，第二光传输件具有相对的接收端和输出端，第二光传输件的接收端位于检测暗箱中，用于接收聚光元件收集的光信号，第二光传输件的输出端与光谱仪的光接收端连接。
[0016]在一种可能实施例中，聚光元件可以为第二准直透镜，经过第二准直透镜聚光后，光线聚集至第二准直透镜的焦点处，第二光传输件的接收端可以位于第二准直透镜的焦点处，以接收聚集后的反射光。
[0017]示例的，第二光传输件也可以为光纤，从而使得检测暗箱和光谱仪之间的相对位置可以灵活设定。
[0018]在一种可能的实现方式中，检测暗箱的内壁面为黑色哑光面。黑色哑光面可以减少光纤反射，这样，可以减少待测土壤漫反射的光线照射到检测暗箱的内壁面上后再次反射，减少或避免对第二光线转换元件接收待测土壤漫反射的光线的纯度的影响，从而实现了对光线再次反射而引入的杂散光噪声的过滤；此外，检测暗箱的设计有效隔绝了外界自然光对检测的影响，提高了检测精度。
[0019]在一种可能的实现方式中，检测暗箱具有底板，底板上放置有待测土壤，平行光束垂直于底板。这样，平行光束可以以垂直角度照射于待测土壤上，位于平行光束照射范围内的待测土壤的表面各处均能够被照射到，利于提高土壤养分检测精度；由于待测土壤表面凹凸不平，若平行光束倾斜照射待测土壤，待测土壤的凸起部分的朝向平行光束的一侧被照射到，而背向平行光束的一侧没有光线照射过来，这会导致待测土壤的被照射的有效面积减小，相当于减小了取样范围，可能会降低土壤养分检测精度。
[0020]在一种可能的实施例中，底板可以具有开口，开口的内径大于平行光束的横截面，
平行光束能够对应穿过开口；这样，对于需要被检测的土壤，可以不用取土壤放置到检测暗箱中，而是直接将该土壤养分检测系统运送至需要被检测的土壤处，将检测暗箱放置到土壤上，检测暗箱的底板与土壤接触，土壤透过开口暴露于检测暗箱内，直接开启检测系统就可以直接检测。
[0021]在一种可能的实施例中，土壤养分检测系统还可以包括样品器皿，用于盛放待测土壤，样品器皿放置在底板上，检测暗箱具有可开闭的出入口以供样品器皿进出。可开闭的出入口在关闭后需要能够确保不漏光。
[0022]在一种可能的实施例中，检测暗箱具有上述开口，并具有上述出入口以供样品器皿进出，样品器皿的底部尺寸大于开口的尺寸，以能够在放入检测暗箱后覆盖上述开口，避免开口漏光。
附图说明
[0023]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤养分检测系统，其特征在于，包括：检测暗箱、光源组件、第一光线转换元件、第二光线转换元件以及光谱仪；所述第一光线转换元件和所述第二光线转换元件位于所述检测暗箱中；所述光源组件的光出射端位于所述检测暗箱中，用于向所述第一光线转换元件的第一侧提供光信号；所述第一光线转换元件的第二侧与所述检测暗箱中的待测土壤相对设置，用于向所述待测土壤提供平行光束；所述第二光线转换元件用于接收经过所述待测土壤反射的光束，并将所述待测土壤反射的光束进行光学转换后，提供给所述光谱仪。2.根据权利要求1所述的土壤养分检测系统，其特征在于，所述光源组件包括光源和第一光传输件，所述第一光传输件具有相对的第一端和第二端，所述第一光传输件的第一端用于接收所述光源发出的光信号，所述第一光传输件的第二端向所述第一光线转换元件的第一侧提供光信号。3.根据权利要求2所述的土壤养分检测系统，其特征在于，所述第一光线转换元件为光纤准直器，所述第一光传输件的第二端与所述光纤准直器的光纤接头通过光连接器连接；或，所述第一光线转换元件为准直透镜，所述第一光传输件的第二端提供的光信号位于所述准直透镜的焦点处。4.根据权利要求2所述的土壤养分检测系统，其特征在于，所述光源为能够发出可见远红外光的卤素灯组合光源。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞文，焦斌斌，孔延梅，
申请(专利权)人：江苏物联网研究发展中心，
类型：新型
国别省市：