专利名称：植物叶绿素、水分和营养元素含量检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种的测量植物叶绿素含量、水分和微量元素含量的检测仪器。
背景技术：
叶绿素在植物光合作用过程中起着重要作用，其含量是植物营养胁迫、光合作用 能力和生长状况的重要指示因子。叶绿素含量检测技术的研究在农业生产、林业研究等方 面有着至关重要的意义。传统的叶绿素含量检测方法都是先提取叶绿素，再用分光光度法 测定其含量。这种方法具有耗时长、对叶片有破坏性、不便于野外测量、不便于连续测量等 诸多缺点。对植物叶绿素含量进行检测，可以用来监测植物生长发育状况，从而科学指导栽 培、施肥管理工作，确保作物长势良好，提高作物品质和产量，对实践精准农业和林业具有 重要的意义。作物水分状况是一个十分重要的参数，农业生产者在决定是否需灌溉或何时灌溉 时；作物育种工作者在进行抗旱作物育种时；农学家在研究水胁迫对作物生长和产量的影 响时；以及生理生态学家在研究水胁迫对生理生化过程的影响时；都需要测定这一参数。 人类对作物水分状况的观察和测量有悠久的历史。作物在中午时萎蔫和叶卷曲，作为作物 水分状况的视觉上的信号，虽不能定量，但至今仍被不少农业生产者利用。传统的水分测量 方法如干燥法、电导法等因为使用条件的限制无法实现在线非接触式连续测量，没有得到 广泛的推广应用。
发明内容本实用新型针对以上不足之处，提供一种植物叶绿素、水分和营养元素含量检测 仪，其与现有技术相比具有快速、准确的特点。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种植物叶绿素、水分和营养元素含量检测仪，包括微处理器以及与之连接的存 储器和电源；与微处理器连接有发光二极管及其驱动电路、接收发光二极管的光电传感器。上述的检测仪，所述的发光二极管设有四个且波长不同。本实用新型的有益效果表现在本实用新型通过检测植物叶子对不同频段的光的吸收率能够快速准确检测植物 叶片的叶绿素含量、水分含量和营养(氮)元素的含量。

图1为本实用新型模块连接示意图。图2为本实用新型的具体电路连接图。
具体实施方式
下述未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。
3[0013]如图1所示，一种植物叶绿素和水分含量检测仪，包括微处理器1，与微处理器连 接的存储器2、键盘10、显示器11、时钟电路9、输入输出接口和电源3。微处理器1内部设 有十二位A/D转换器8 ；与微处理器1连接有二极管驱动电路4，二极管驱动电路4驱动二 极管5，与二极管对5应设有光电传感器7，光电传感器连接十二位A/D转换器8。结合附图2具体说明本实用新型的连接方式。所示的微处理器1采用美国德州仪器公司推出的MSP430系列超低功耗处理器，这 种处理器集多种领先技术于一体，以16位RISC处理器、超低功耗、高性能模拟技术及丰富 的片内外设。MSP430F149内部有一个数字控制振荡器(DCO)，具有3个捕获/比较寄存器 的16位定时器Timer_A和具有7个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_B，一个看门 狗定时器WDT、一个模拟比较器Comparator_A、串口通讯模块USARTO、USART1,以及6个数 据端口，其中两个端口具有独立的中断能力，同时片内还提供温度传感器。MSP430F149具 有60kB的Flash、2KB的RAM。当单片机处于闲置状态时，可以使其处于睡眠状态以降低功 耗，并可通过选择种工作模式来使其降低功耗，其中LPM4数据保持模式仅耗电0.1 μ A， 活动状态耗电200 μ Α。其功耗低，体积小，功能强大的特点使其特别适用于便携式电池供电 的仪器设计。显示器11采用0CMJ4X8C中文系列液晶显示器。存储器选用AT24C08。仪器的设计的光电传感器7采用0PT101型传感器。这种传感器是美国B-B公司 研制的集光敏器件与信号放大于一体的器件，采用单电源供电，压电输出，输出电压随照射 到光敏器件上的光强度呈线性变化。检测仪器采用650nm、880nm、940nm、960nm四种波长的二极管。本系统选择650nm和940 nm两种波长的光测量叶绿素含量，选择880nm和960nm 两种光测量水分含量，剩余可检测营养元素，并分别建立二元二次回归模型。F = Linest(A(Ki1), A(Ki2))； (1)式1中，F为待测叶子的叶绿素含量或水分含量；A(Ki)表示叶子在波长为Ki处的 吸光度，Linest (A(Ki))表示关于 A(Ki)的线性模型(Kl=650，K2=940，K3=880，K4=960)。吸光度A(Ki)可以是入射光强与出射光强差值的一种数学模型，本实用新型在设 计时采用二次模型。则式1变为F=Linest(Δ (VR (Ki1)), Δ (VR (Ki2)), Δ2(VR (Ki1)), Δ2(VR (Ki2)) , Δ (VR (Ki1)) Δ (VR (Ki2))) ；(2)式2中I1=I, i2=2或ii=3，i2=4 ；VR (Ki)表示波长为Ki的入射光或出射光的光强 度；Δ乂VR (Ki))表示波长为Ki的入射光强与出射光强差值的j次幂。取VR《W)= Ig V(Ki) , VR(Kim) = IgR(Ki)(3)则Hmm = lg[V(K!)/R(K!)](4)式4中，V(Ki)表示波长为Ki的入射光强，R(Ki)表示波长为Ki的出射光强。取“=650，i2=940并由式2和式4可得叶绿素含量的二元二次回归模型
权利要求1.一种植物叶绿素、水分和营养元素含量检测仪，包括微处理器以及与之连接的存储 器和电源；其特征在于与微处理器连接有发光二极管及其驱动电路、接收发光二极管的 光电传感器。
2.根据权利要求1所述的植物叶绿素、水分和营养元素含量检测仪，其特征在于所述 的发光二极管设有四个且波长不同。
专利摘要本实用新型公开了一种植物叶绿素和水分含量检测仪，包括微处理器以及与之连接的存储器和电源；其特征在于与微处理器连接有四种波长发光二极管及其驱动电路、接收发光二极管的光电传感器。本实用新型与现有技术相比，有检测快速准确的优点。
文档编号G01N21/31GK201780266SQ20102025048
公开日2011年3月30日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者刘君, 晏国生, 柳平增, 臧官胜, 苗良 申请人:柳平增