專利名稱：土壤光譜批量自動采集方法及其專用采集裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種土壤光譜批量自動采集方法及其專用采集裝置，屬于農業(yè)信息檢測裝備領域。
背景技術：
現代農業(yè)要求根據農田實際肥力和作物需求情況，制定相應的施肥方案。傳統(tǒng)的土壤養(yǎng)分理化測試技術無法滿足大量土樣的實時測試要求，客觀上需要研發(fā)能大規(guī)?？焖贉y試土壤養(yǎng)分含量的技術和檢測設備。近年來，近紅外光譜技術由于測試簡便、無需樣本預處理、無化學污染等優(yōu)點，逐漸被應用于土壤養(yǎng)分室內或室外測試。目前土壤光譜采集還必須依靠人工對土樣進行逐個檢測。這種方式比較適合于少量樣本的測試，但對于大面積土壤養(yǎng)分普查，顯然存在效率低、測試時間長、人工成本高等缺點。為此，有必要研發(fā)能批量自動采集土壤光譜的裝置。

發(fā)明內容
為了克服現有土壤光譜采集中存在的效率低、測試時間長、人工成本高、不適用于大批量樣品測試的缺點，本發(fā)明提供一種土壤光譜批量自動采集方法及其專用采集裝置。本發(fā)明采用的技術方案是:1、土壤光譜批量自動采集方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:( I)上電復位:電氣部件上電后，運行計算機程序，控制樣品旋轉盤轉動，使得標號“S”的圓孔移到光學探頭 下，將光學標準板放置于“S”圓孔上，并使光學探頭發(fā)出的光匯聚在光學標準板中間。運行計算機程序獲取光學標準板發(fā)射光譜；(2)放置樣品杯:將待測土樣裝入樣品杯，將樣品杯依次放入樣品旋轉盤的圓孔內；(3)采集土樣光譜:運行計算機程序，給步進電機控制器發(fā)送步進旋轉指令，將樣品旋轉盤旋轉一個圓孔角距，停留Is時間后，開始自動采集土樣光譜，重復多次采集，取平均值作為該土樣的光譜值；(4)結束操作:重復(3)操作，直到樣品旋轉盤上所有土樣完成光譜采集，光學探頭重新定位在樣品旋轉盤“S”圓孔上方，程序提示本輪采集操作結束；置換土樣后，重復以上(I)- (4)可開始新土樣的自動光譜采集。本發(fā)明所述的土壤光譜批量自動采集方法的專用采集裝置，包括支撐平臺、樣品旋轉盤、樣品杯、平面軸承、步進電機和光學探頭，其特征在于:所述平面軸承安裝在所述支撐平臺上端中部，所述樣品旋轉盤設在所述平面軸承上，所述樣品旋轉盤上沿圓周邊緣設有若干個圓孔，所述樣品杯可放置在所述樣品旋轉盤上的圓孔內；所述步進電機安裝在所述支撐平臺內，并與所述樣品旋轉盤通過設在所述樣品旋轉盤中心的中心孔軸聯(lián)，所述光學探頭設在所述樣品旋轉盤上的圓孔的正上方。進一步，所述圓孔等角距均勻分布于所述樣品旋轉盤的圓周邊緣。
進一步，所述平面軸承由上下兩塊托板組成，上下兩塊托板之間設有若干滾珠。進一步，所述光學探頭由圓柱光纖傳導頭和環(huán)柱發(fā)光頭兩部分通過螺紋連接構成，所述圓柱光纖傳導頭由若干光纖束組成，所述環(huán)柱發(fā)光頭由若干發(fā)光二極管組成。本發(fā)明整體結構安裝步驟如下:(I)機械部件安裝:將步進電機安裝到支撐平臺內，將平面軸承安裝到支撐平臺上端中部，將樣品旋轉盤安裝在平面軸承上，并與步進電機軸聯(lián)，將光學探頭安裝固定于樣品旋轉盤上的圓孔正上方2cm處。(2)電氣部件連接:將步進電機與電機驅動器連接，將電機驅動器與電機控制器連接，將光學探頭通過接收光纖與光譜儀連接，將光學探頭發(fā)光頭通過電源連接線與光源電源連接，將光譜儀與計算機的USB 口連接，將電機控制器與計算機的RS232 口連接。本發(fā)明的有益效果體現在:整個裝置設計簡單，制造成本低，土樣光譜采集自動化程度高，適用于室內批量土壤樣本光譜采集和分析。


圖1是本發(fā)明裝置整體結構示意圖。圖2是本發(fā)明樣品旋轉板示意圖。圖3是本發(fā)明平面軸承主視圖。圖4是本發(fā)明平面軸承俯視圖。圖5是本發(fā)明光學探頭示意圖。
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圖中:1、樣品旋轉盤；2、平面軸承；3、步進電機；4、支撐平臺；5、樣品杯；6、光學標準板；7、圓孔；8、樣品旋轉盤上的中心孔；9、滾珠；10、光學探頭；11、光源電源；12、光譜儀；13、電源連接線；14、接收光纖；15、計算機；16、電機驅動器；17、電機控制器；18、圓柱光纖傳導頭；19、環(huán)柱發(fā)光頭；20、光纖束；21、發(fā)光二極管。
具體實施例方式參照圖1至圖5，土壤光譜批量自動采集方法，所述方法包括以下步驟:(I)上電復位:電氣部件上電后，運行計算機程序，控制樣品旋轉盤I轉動，使得標號“S”的圓孔移到光學探頭10下，將光學標準板6放置于“S”圓孔上，并使光學探頭10發(fā)出的光匯聚在光學標準板6中間。運行計算機程序獲取光學標準板發(fā)射光譜；(2)放置樣品杯:將待測土樣裝入樣品杯5，將樣品杯5依次放入樣品旋轉盤I的圓孔7內；(3)采集土樣光譜:運行計算機程序，給步進電機控制器17發(fā)送步進旋轉指令，將樣品旋轉盤I旋轉一個圓孔角距，停留Is時間后，開始自動采集土樣光譜，重復多次采集，取平均值作為該土樣的光譜值；(4)結束操作:重復(3)操作，直到樣品旋轉盤I上所有土樣完成光譜采集，光學探頭重新定位在樣品旋轉盤“S”圓孔上方，程序提示本輪采集操作結束；置換土樣后，重復以上(I)- (4)可開始新土樣的自動光譜采集。本發(fā)明所述的土壤光譜批量自動采集方法的專用采集裝置，包括支撐平臺4、樣品旋轉盤1、樣品杯5、平面軸承2、步進電機3和光學探頭10，所述平面軸承2安裝在所述支撐平臺4上端中部，所述樣品旋轉盤I設在所述平面軸承2上，所述樣品旋轉盤I上沿圓周邊緣設有若干個圓孔7，所述樣品杯5可放置在所述樣品旋轉盤I上的圓孔7內；所述步進電機3安裝在所述支撐平臺4內，并與所述樣品旋轉盤I通過設在所述樣品旋轉盤中心的中心孔8軸聯(lián)，所述光學探頭10設在所述樣品旋轉盤I上的圓孔7的正上方。進一步，所述圓孔7等角距均勻分布于所述樣品旋轉盤I的圓周邊緣。進一步，所述平面軸承2由上下兩塊托板組成，上下兩塊托板之間設有若干滾珠9。進一步，所述光學探頭10由圓柱光纖傳導頭18和環(huán)柱發(fā)光頭19兩部分通過螺紋連接構成，所述圓柱光纖傳導頭18由若干光纖束20組成,所述環(huán)柱發(fā)光頭19由若干發(fā)光二極管21組成。本發(fā)明整體結構安裝步驟如下:(I)機械部件安裝:將步進電機3安裝到支撐平臺4內，將平面軸承2安裝到支撐平臺4上端中部，將樣品旋轉盤I安裝在平面軸承2上，并與步進電機3軸聯(lián)，將光學探頭10安裝固定于樣品旋轉盤I上的圓孔7正上方2cm處。(2)電氣部件連接:將步進電機3與電機驅動器16連接，將電機驅動器16與電機控制器17連接，將光學探頭10通過接收光纖14與光譜儀12連接，將光學探頭10發(fā)光頭通過電源連接線13與光源電源11連接，將光譜儀12與計算機15的USB 口連接，將電機控制器17與計算機15的RS232 口連接。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據本發(fā)明構思所能夠 想到的等同技術手段。
權利要求
1.土壤光譜批量自動采集方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)上電復位:電氣部件上電后，運行計算機程序，控制樣品旋轉盤轉動，使得標號“S”的圓孔移到光學探頭下，將光學標準板放置于“S”圓孔上，并使光學探頭發(fā)出的光匯聚在光學標準板中間。運行計算機程序獲取光學標準板發(fā)射光譜； (2)放置樣品杯:將待測土樣裝入樣品杯，將樣品杯依次放入樣品旋轉盤的圓孔內； (3)采集土樣光譜:運行計算機程序，給步進電機控制器發(fā)送步進旋轉指令，將樣品旋轉盤旋轉一個圓孔角距，停留Is時間后，開始自動采集土樣光譜，重復多次采集，取平均值作為該土樣的光譜值； (4)結束操作:重復(3)操作，直到樣品旋轉盤上所有土樣完成光譜采集，光學探頭重新定位在樣品旋轉盤“S”圓孔上方，程序提示本輪采集操作結束； 置換土樣后，重復以上(1)-(4)可開始新土樣的自動光譜采集。
2.如權利要求1所述的土壤光譜批量自動采集方法的專用采集裝置，包括支撐平臺、樣品旋轉盤、樣品杯、平面軸承、步進電機和光學探頭，其特征在于:所述平面軸承安裝在所述支撐平臺上端中部，所述樣品旋轉盤設在所述平面軸承上，所述樣品旋轉盤上沿圓周邊緣設有若干個圓孔，所述樣品杯可放置在所述樣品旋轉盤上的圓孔內；所述步進電機安裝在所述支撐平臺內部，并與所述樣品旋轉盤通過設在所述樣品旋轉盤中心的中心孔軸聯(lián)，所述光學探頭設在所述樣品旋轉盤上的圓孔的正上方。
3.如權利要求2所述的專用采集裝置，其特征在于:所述圓孔等角距均勻分布于所述樣品旋轉盤的圓周邊緣。
4.如權利要求2所述的專用采集裝置，其特征在于:所述平面軸承由上下兩塊托板組成，上下兩塊托板之間設有若干滾珠。
5.如權利要求2所述的專用采集裝置， 其特征在于:所述光學探頭由圓柱光纖傳導頭和環(huán)柱發(fā)光頭兩部分通過螺紋連接構成，所述圓柱光纖傳導頭由若干光纖束組成，所述環(huán)柱發(fā)光頭由若干發(fā)光二極管組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種土壤光譜批量自動采集方法及其專用采集裝置，所述采集裝置包括支撐平臺、樣品旋轉盤、樣品杯、平面軸承、步進電機和光學探頭，所述平面軸承安裝在所述支撐平臺上端中部，所述樣品旋轉盤設在所述平面軸承上，所述樣品旋轉盤上沿圓周邊緣設有若干個圓孔，所述樣品杯可放置在所述樣品旋轉盤上的圓孔內；所述步進電機安裝在所述支撐平臺內，并與所述樣品旋轉盤通過設在所述樣品旋轉盤中心的中心孔軸聯(lián)，所述光學探頭設在所述樣品旋轉盤上的圓孔的正上方。本發(fā)明整個裝置設計簡單，制造成本低，土樣光譜采集自動化程度高，適用于室內批量土壤樣本光譜采集和分析。
文檔編號G01N21/25GK103234919SQ20131013284
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權日2013年4月16日
發(fā)明者楊海清, 史舟 申請人:浙江工業(yè)大學