一种植物叶片漫反射光分布的检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种植物叶片漫反射光分布的检测装置及方法，装置包括用于承载待测样品的试样台；用于向待测样品发射探测光的光源系统；以及用于接收、处理来自待测样品的反射光的检测系统，所述试样台包括：台架；与所述台架轴接且水平布置的旋转盘；安装在所述旋转盘上的三维移动架；设置在所述三维移动架顶部、用于承载待测样品的实验平台。本发明专利技术检测时，通过旋转盘和三维移动架移动试验平台，从而使入射光斑射入待测植物叶片的其他位点，实现待测植物叶片上多位点的光谱检测，检测过程中不需要移动待测植物叶片，检测精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及植物叶片光谱检测
，具体涉及ー种植物叶片表面漫反射光分布的检测装置及方法。
技术介绍
植物叶片在光的照射下，会在叶片的上表面产生反射光和透过叶片上表皮、叶肉组织、下表皮等在叶片的下表面产生透射光(如图1所示)。叶片上表面反射光在叶片上部空间分布并不是均匀分布的，透射也不是均匀分布。从400nm至2500nm的光谱范围，可以分为三个部分在400_800nm的可见光特点是光合色素的吸收光的能力较强，近红外区域(SOO-1lOOnm)的吸收受限于干物质，然而却是多级散射出现的区域，原因是叶片中间结构有许多的细小空气部分推动反射和透射水平；在1100-2500nm中红外区域也有強烈的吸收，主要是在鲜叶区的水区，其次是枯萎叶子的干物质。因此，不同的光入射到叶片的角度和光离开叶片表面的角度经过实验研究发现，这些带有角度的不同波长的出射光包含大量的叶片的生物量和叶片结构的信息量。已有许多的论文着眼于利用植物叶片的这种光的ニ向反射特性来研究植物叶片的光学特性。植物叶片漫反射分布装置伴随研究 而逐渐出现。传统的检测装置和检测方法只有一只探测器对物体进行探測，得到两维空间光分布不能满足对漫反射体空间光分布的測量需要。针对这种传统装置和方法的不足，专利号为ZL96239489. 0的中国专利技术专利文献公开了ー种漫反射体三位空间光分布的測量装置，涉及对漫反射物体特性的測量，特别是用于遥感
中对地物叶面三维空间光分布进行测量，该装置由转盘、探測架、光源架、开关、探測器、光源、计算机等组成。它有不同的入射角、探測角、方位角，不同的波段要求实现对被测物体在半球形范围内的三维空间光分布的透过和反射測量。但是该装置存在以下缺点光源波段较为狭窄，且需要移动样品才能在样品上測量多个位置点，而在测量过程中移动样品会认为误差，叶片的性能在多次移动操作中也会其性能也会受到影响，会影响最终的检测精度。其它的设备等也存在波段単一、测量时间较长等问题。因此传统的植物叶片漫反射分布装置不能准确完整地获取叶片的ニ向反射数据。
技术实现思路
本专利技术提供了ー种植物叶片漫反射光分布的检测装置及方法，实现植物叶片的多点光谱检测，但检测过程中不需要移动待测植物叶片，检测精度高。ー种植物叶片漫反射光分布的检测装置，包括用于承载待测样品的试样台；用于向待测样品发射探測光的光源系统；以及用于接收、处理来自待测样品的反射光的检测系统，所述试样台包括台架；与所述台架轴接且水平布置的旋转盘；安装在所述旋转盘上的三维移动架；设置在所述三维移动架顶部、用于承载待测样品的实验平台。检测时，将待测植物叶片放置在试样台，光源系统发射探測光斑，入射到待测植物叶片上，通过检测系统检测待测样品某一点上半球坐标内的漫反射光，测完待测植物叶片其中ー个点的漫反射光后，通过旋转盘和三维移动架移动试验平台，从而使入射光斑射入待测植物叶片的其他位点，实现待测植物叶片上多位点的光谱检测，检测过程中不需要移动待测植物叶片，检测精度高。所述的三维移动架包括依次叠置且相互滑动配合的X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台及连接固定件旋转盘通过ー板件与X轴滑台相连并通过螺钉固定；x轴滑台通过ー板件与Y轴滑台相连，该板件与Y轴滑台通过螺钉固定，与X轴滑台的顶面滑动配合；Y_滑台通过一板件与Z轴滑台相连，该板件与Z轴滑台通过螺钉固定，与Y轴滑台的顶面滑动配合；在Z轴滑台顶部固定一块安装平板，试验平台通过支撑杆固定在在安装平板上。三维移动架中，X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台还可以按照其他的顺序安装。旋转盘与三维移动架一起实现测量前的定标、改变光斑在样品表面的位置及改变光源的入射方位角的功能。旋转盘的旋转，改变了样品的方位角，光源固定的情况下，样品方位角的改变相对于样品来说是等价于光源方位角的改变；X轴滑台和Y轴滑台的移动实现在同一平面的X和Y ニ 维的移动，可以改变光源照射叶片的位置，在不移动叶片的情况下，实现了多測量点的转变，使测量的外界条件趋于一致。Z轴滑台的上下移动目的是改变实验平台的高度，在白板校正和測量样品时，保证光源入射的表面为同一表面。旋转盘居于底部，其他X轴、Y轴、Z轴滑台依次安装，可使X轴、Y轴、Z轴三个滑台在移动的过程中改变光源光斑在叶片上的位置但不对旋转盘的作用起干扰。作为优选，所述台架包括上下布置的上支撑盖板和下底板，上支撑盖板和下底板之间通过三根立柱支撑；所述试样台中的旋转盘轴接在下底板上，所述上支撑盖板开有用于避让实验平台的开ロ区。测量仪器的精度要求较高，因此为防止后期使用过程框不稳定导致的实验效果不好，采用三点确定平面的稳定框架体系，用上下两块板材(铝合金)确定上下平面，使用三根尺寸、形状相同的、上下底面较大的立柱用螺钉与上下两块板材相连接，形成稳固的外部框架，使该仪器使用过程承受水平方向カ较小。作为优选，所述检测系统包括用于接收来自待测样品的反射光的至少两个接收探头；用于处理所述接收探头信号的光谱仪；与所述光谱仪进行数据交互的电脑。一般仪器的实验过程较长，对于有蜡质层的树木等叶片来说在实验过程中，在光的照射下，离体的叶片失水较少，但农作物的叶片一般蜡质层较薄，在离体实验过程中可能因叶片失水，造成实验数据失真。本专利技术设置双接收探头，解决了实验过程耗时较长的问题。作为优选，所述实验平台上方立置有半圆弧固定架，该半圆弧固定架上滑动配合有安装座，所述接收探头固定在该安装座上。更优选，所述半圆弧固定架上设有用于保持安装座位置的锁紧部件。通过使安装座在半圆弧固定架上的滑动改变接收探头的天顶角，移动到位后用锁紧部件锁紧，防止接收探头晃动。两个相对位置固定的接收探头分别负责接收一半半圆弧固定架上的反射光。即在改变一次半圆弧固定架的位置角度时，可利用2台ASD光谱仪分别采集两个接收探头位置处的反射光谱值。整个实验操作減少了一半的移动接收探头固定圆弧的时间，大大节省了时间，提高了实验数据的准确性。作为优选，所述上支撑盖板的顶面设有绕开ロ区分布的圆环形轴承座，所述半圆弧固定架的两个底脚通过ー轴承与所述圆环形轴承座转动配合。所述轴承包括滚珠以及用于安装滚珠且可相对转动的两个轴承环，其中一个轴承环固定在圆环形轴承座内，所述半圆弧固定架的两个底脚固定在另ー个轴承环上。轴承也可以采用标准件推力球轴承，直接将推力球轴承安装在圆环形轴承座内，半圆弧固定架固定在推力球轴承的轮毂上；采用标准化生产的深沟球轴承作为其旋转底座，可保证半圆弧固定架在工作过程中的稳定性，为其提供平稳、精确的定位；通过轴承的转动，带动半圆弧固定架，改变接收探头的方位角。作为优选，所述半圆弧固定架上设有竖直贯通的条形孔，该条形孔沿半圆弧固定架自身所确定的弧线延伸，所述接收探头的信号接收端穿过条形孔后朝实验平台方向伸出。作为优选，所述光源系统包括在光路上依次布置的光源、以及用于调节光斑的第一透镜组和第二透镜组，其中所述第二透镜组通过支撑壳架设在所述实验平台上方，第二透镜组的光线出射端朝向实验平台设置，在第二透镜组处设置光圏。作为优选，所述安装座为套在半圆弧固定架上的弧形套筒结构，安装座上设有与所述条形孔位置相应的通光孔。作为优选，所述上支撑盖板的顶面固定有导向架，该导向架上设有半圆弧形的导向槽，所述上支撑盖板的顶面且位于导向槽的圆心部位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物叶片漫反射光分布的检测装置，包括用于承载待测样品的试样台；用于向待测样品发射探测光的光源系统；以及用于接收、处理来自待测样品的反射光的检测系统，其特征在于，所述试样台包括：台架；与所述台架轴接且水平布置的旋转盘；安装在所述旋转盘上的三维移动架；设置在所述三维移动架顶部、用于承载待测样品的实验平台。

【技术特征摘要】
1.ー种植物叶片漫反射光分布的检测装置，包括用于承载待测样品的试样台；用于向待测样品发射探測光的光源系统；以及用于接收、处理来自待测样品的反射光的检测系统，其特征在于，所述试样台包括 台架； 与所述台架轴接且水平布置的旋转盘； 安装在所述旋转盘上的三维移动架； 设置在所述三维移动架顶部、用于承载待测样品的实验平台。2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述台架包括上下布置的上支撑盖板和下底板，上支撑盖板和下底板之间通过三根立柱支撑；所述试样台中的旋转盘轴接在下底板上，所述上支撑盖板开有用于避让实验平台的开ロ区。3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述检测系统包括 用于接收来自待测样品的反射光的至少两个接收探头； 用于处理所述接收探头信号的光谱仪； 与所述光谱仪进行数据交互的电脑。4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述实验平台上方立置有半圆弧固定架，该半圆弧固定架上滑动配合有安装座，所述接收探头固定在该安装座上。5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述上支撑盖板的顶面设有绕开ロ区分布的圆环形轴承座，所述半圆弧固定架的两个底脚通过ー轴承与所述圆环形轴承座转动配合。6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述半圆弧固定架上设有竖直贯通的条形孔，该条形孔沿半圆弧固定架自身所确定的弧线延伸，所述接收探头的信号接收端穿过条形孔后朝实验平台方向伸出。...

【专利技术属性】
技术研发人员：方慧，杜朋朋，胡令潮，何勇，张畅，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：