本实用新型专利技术公开了一种基于LED光源的田间可见近红外光谱采集装置，包括电源、光纤夹持装置、LED光源装置、盖板和五面体暗箱；五面体暗箱上开设有用于光纤穿过的通孔和用作安装林果的弧形圆孔，光纤夹持装置连接在五面体暗箱的内部，LED光源装置设置在盖板的内侧，电源设置在盖板的外侧，电源与LED光源装置电连接，盖板和五面体暗箱密封固定连接；一根光纤的一端从光纤夹持装置的圆柱体上的光纤孔穿过且该端指向弧形圆孔，另一端从五面体暗箱上的通孔向外穿出，且光纤与五面体暗箱上的通孔密封连接；本实用新型专利技术可以发射出可见近红外波段的光谱，可以用于在田间自然光环境下对林果的漫反射检测。反射检测。反射检测。
【技术实现步骤摘要】
基于LED光源的田间可见近红外光谱采集装置
[0001]本技术涉及可见
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近红外光谱采集领域，具体涉及一种基于LED光源的田间可见近红外光谱采集装置。
技术介绍
[0002]可见
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近红外光谱，是指可见光（350
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680 nm）和近红外光（680
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2500 nm）波段的统称。通过可见
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近红外光谱检测设备接收到的样本的反射信号，包含了样本分子结构中碳氢键、氮氢键、氧氢键等振动产生的倍频与合频吸收，不同的能级匹配有不一样的含氨基团，显示出来的吸收光谱就会存在差异。结合计算机方向的数学算法以及化学计量学技术，通过分析差异位置的吸收强度就能够实现对物品的定量以及定性分析。目前，可见
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近红外光谱技术是发展最快、应用最广的无损检测技术之一。
[0003]在田间进行林果光谱采集时，自然光的强度和角度会对光谱数据造成较大干扰。通常采用暗箱装置包裹被测样品从而屏蔽自然光，并采用辅助光源代替自然光作为可见
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近红外光谱检测装置的光源。但是由于枝条、树叶的存在，使得暗箱难以甚至无法覆盖林果。
[0004]当前用于可见
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近红外光谱检测技术所使用的辅助光源主要是卤钨灯，其是填充气体内含有部分卤族元素或卤化物的充气白炽灯。卤钨灯能够发射连续光谱，包含可见和近红外波段，被大量用于可见/近红外光谱检测，但卤钨灯工作时散热量大，温度高，发光效率低，通常会造成检测单元和样本的温度提高，而且能耗较大，难以用于可见
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近红外光谱的田间采集。
[0005]LED光源是一种利用半导体材料制作的电子发光器件，能够直接将电能转化为光能。LED光源具有体积小，能耗低，可靠性高等优点，其工作电压低，可以满足田间光谱采集的能耗需求。目前，LED灯珠主要有单色LED和白光LED。然而，单色LED灯珠发射的光是单波长的，只有一种颜色，一般具有10~30 nm的半波宽，不利于可见
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近红外光谱的采集。白光LED的光谱段比较宽，一般有400~720nm左右，但在近红外波段没有响应。
[0006]综上所述，研究一种基于LED光源的田间可见
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近红外光谱采集装置，对于光谱分析技术具有重要意义。
技术实现思路
[0007]本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于LED光源的田间可见近红外光谱采集装置，本基于LED光源的田间可见近红外光谱采集装置可以发射出可见近红外波段的光谱，可以用于在田间自然光环境下对林果的漫反射检测。
[0008]为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：
[0009]一种基于LED光源的田间可见近红外光谱采集装置，包括电源、光纤夹持装置、LED光源装置、盖板和五面体暗箱；所述五面体暗箱上开设有用于光纤穿过的通孔和用作安装林果的弧形圆孔，所述光纤夹持装置连接在五面体暗箱的内部，所述LED光源装置设置在所
述盖板的内侧，所述电源设置在盖板的外侧，所述电源与LED光源装置电连接，所述盖板和五面体暗箱密封固定连接；
[0010]所述光纤夹持装置包括底座、夹板、锁紧螺钉、圆柱体和紧固螺钉，所述底座与五面体暗箱的内壁连接，所述底座的一端部设有球体一，所述圆柱体的一端部设有球体二，所述夹板有两个，且两个夹板通过锁紧螺钉连接，所述夹板内侧的两端均设有球形凹槽，所述球体一位于两个夹板之间且嵌入在两个夹板一端的球形凹槽内，所述球体二位于两个夹板之间且嵌入在两个夹板另一端的球形凹槽内，所述圆柱体上开设有用于光纤穿过的光纤孔，所述圆柱体的另一端部与紧固螺钉螺纹连接，且紧固螺钉旋入圆柱体内时能压紧所述圆柱体上光纤孔内的光纤；
[0011]一根光纤的一端从圆柱体上的光纤孔穿过且该端指向弧形圆孔，另一端从五面体暗箱上的通孔向外穿出，且光纤与五面体暗箱上的通孔密封连接；
[0012]所述LED光源装置上设置有白光LED灯珠和多个单色近红外LED灯珠。
[0013]作为本技术进一步改进的技术方案，所述盖板和五面体暗箱通过螺钉密封固定连接。
[0014]作为本技术进一步改进的技术方案，所述底座与五面体暗箱的内壁通过螺钉连接。
[0015]作为本技术进一步改进的技术方案，还包括手动电源开关，所述手动电源开关设置在电源上，且电源通过手动电源开关与LED光源装置电连接。
[0016]作为本技术进一步改进的技术方案，所述LED光源装置包括灯座、电路板、LED阵列光源和灯罩，所述LED阵列光源焊接在所述电路板上，所述灯罩连接在电路板上，所述电路板连接在灯座上，所述灯座连接在盖板的内壁上，所述电源用于通过灯座为电路板上的LED阵列光源供电。
[0017]作为本技术进一步改进的技术方案，所述LED阵列光源包括多个LED灯珠，多个所述LED灯珠包括白光LED灯珠和单色近红外LED灯珠，所述白光LED灯珠的波长范围为400nm ~720nm，所述单色近红外LED灯珠的中心波长分别是680nm、720nm、730nm、750nm、780nm、810nm、830nm、850nm、870nm、880nm、900nm、920nm、940nm、960nm、980nm、1000nm和1050nm，所述白光LED灯珠和每种波长的单色近红外LED灯珠各有两个。
[0018]作为本技术进一步改进的技术方案，相同波长的两个LED灯珠串联，形成一个灯珠串，多个灯珠串并联。
[0019]作为本技术进一步改进的技术方案，所述电路板上还焊接有程控开关和单片机控制电路，每个所述灯珠串均串联有程控开关，所述单片机控制电路同时与多个程控开关连接，所述电源用于为单片机控制电路和LED灯珠供电。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0021]本技术通过将多种不同中心波长的LED光源和白光LED光源进行组合，能够发射出范围在400~1050nm之间的组合光谱，而且LED光源的体积小，能耗低。通过光纤夹持装置能够对可见
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近红外光谱的采集角度以及光纤探头与林果表面采样点的距离进行调整。通过密不透光的壳体（盖板和五面体暗箱组成壳体）能够避免自然光对光谱采集的影响，提高了可见
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近红外光谱采集对田间环境的适应性。在五面体暗箱上设置有用作林果样本采集的弧形圆孔，林果放在弧形圆孔上，使林果的球面与弧形圆孔的圆弧面贴合，并不需要使
暗箱包裹整个林果，因此即使有枝条、树叶的存在，也不影响本技术装置的检测。
附图说明
[0022]图1为本技术整体结构示意图。
[0023]图2为弧形圆孔截面示意图。
[0024]图3为LED光源装置结构示意图。
[0025]图4为LED阵列光源原理图。
[0026]图5为光纤夹持装置结构示意图。
[0027]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于LED光源的田间可见近红外光谱采集装置，其特征在于：包括电源（1）、光纤夹持装置、LED光源装置、盖板（3）和五面体暗箱（6）；所述五面体暗箱（6）上开设有用于光纤（7）穿过的通孔（8）和用作安装林果的弧形圆孔（13），所述光纤夹持装置连接在五面体暗箱（6）的内部，所述LED光源装置设置在所述盖板（3）的内侧，所述电源（1）设置在盖板（3）的外侧，所述电源（1）与LED光源装置电连接，所述盖板（3）和五面体暗箱（6）密封固定连接；所述光纤夹持装置包括底座（9）、夹板（10）、锁紧螺钉（11）、圆柱体（12）和紧固螺钉（14），所述底座（9）与五面体暗箱（6）的内壁连接，所述底座（9）的一端部设有球体一（21），所述圆柱体（12）的一端部设有球体二（22），所述夹板（10）有两个，且两个夹板（10）通过锁紧螺钉（11）连接，所述夹板（10）内侧的两端均设有球形凹槽（24），所述球体一（21）位于两个夹板（10）之间且嵌入在两个夹板（10）一端的球形凹槽（24）内，所述球体二（22）位于两个夹板（10）之间且嵌入在两个夹板（10）另一端的球形凹槽（24）内，所述圆柱体（12）上开设有用于光纤（7）穿过的光纤孔（23），所述圆柱体（12）的另一端部与紧固螺钉（14）螺纹连接，且紧固螺钉（14）旋入圆柱体（12）内时能压紧所述圆柱体（12）上光纤孔（23）内的光纤（7）；一根光纤（7）的一端从圆柱体（12）上的光纤孔（23）穿过且该端指向弧形圆孔（13），另一端从五面体暗箱（6）上的通孔（8）向外穿出，且光纤（7）与五面体暗箱（6）上的通孔（8）密封连接；所述LED光源装置上设置有白光LED灯珠（18）和多个单色近红外LED灯珠（17）。2.根据权利要求1所述的基于LED光源的田间可见近红外光谱采集装置，其特征在于：所述盖板（3）和五面体暗箱（6）通过螺钉密封固定连接。3.根据权利要求2所述的基于LED光源的田间可见近红外光谱采集装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：鞠皓，周宏平，姜洪喆，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：
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