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ZZY植株?duì)I養(yǎng)測(cè)定儀測(cè)量原理

儀器介紹
植株?duì)I養(yǎng)測(cè)定儀是基于近紅外光譜無損檢測(cè)方法的一種新型的測(cè)量植物葉片參數(shù)的儀器。該儀器可在田間快速無損測(cè)試植物的葉片水分、葉綠素相對(duì)含量，葉片氮含量，葉片溫度四種養(yǎng)分和生理生長(zhǎng)信息，為農(nóng)業(yè)研究和生產(chǎn)中提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。具有重大意義。

ZZY植株?duì)I養(yǎng)測(cè)定儀測(cè)量原理
葉片水分測(cè)量原理
葉片水分是控制植物光合作用、呼吸作用和生物量的重要因素之一，水分虧缺直接影響植物的生理生化過程和形態(tài)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)。葉片含水量的常用指標(biāo)是葉片等效水厚度，本儀器是根據(jù)葉片含水量與葉片光譜反射率及光譜指數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，構(gòu)建利用光譜指數(shù)反演葉片含水量的模型，得出950nm和970nm是水分的敏感波段，然后利用兩種不同波長(zhǎng)的發(fā)光管穿透葉片的差值模擬出葉片的含水量。快速測(cè)量植物葉片的水分狀況，對(duì)作物估產(chǎn)及農(nóng)情檢測(cè)、指導(dǎo)田間及時(shí)灌溉、節(jié)約水資源等有重要意義。
葉綠素測(cè)量原理
對(duì)于葉綠素來講，葉綠素光譜吸收規(guī)律為：吸收峰位于藍(lán)光和紅光光譜區(qū)域，吸收谷位于綠光光譜區(qū)域，在近紅外光譜區(qū)域幾乎不被吸收。光到達(dá)葉片后，一部分被葉綠素吸收，少量被反射，剩余部分穿透葉片。通過測(cè)量透過葉片的光的強(qiáng)度，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并進(jìn)行微處理器進(jìn)行處理，即可計(jì)算出葉片內(nèi)葉綠素的相對(duì)含量。
兩個(gè)LED光源發(fā)射二種光，一種是紅光(峰波長(zhǎng)650nm)，一種是紅外線(940nm)，兩種光穿透葉片，打到接收器上，光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，模擬信號(hào)被放大器放大，由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)被微處理器處理，計(jì)算出SPAD值并顯示在液晶屏上。
葉綠素測(cè)量值的校準(zhǔn)與計(jì)算
1）在校準(zhǔn)過程中，壓頭不夾樣品，兩個(gè)LED次序發(fā)光，被接收的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，光強(qiáng)度的比率被用來計(jì)算。
2）在壓頭夾住樣品后，兩個(gè)LED再次發(fā)光，通過葉片傳輸?shù)墓獯虻浇邮掌魃?，被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳輸光的強(qiáng)度比率被計(jì)算。
3）步驟1和2的值用于計(jì)算SPAD測(cè)量值，即表示夾住的樣品葉片當(dāng)前葉綠素相對(duì)含量。
4）測(cè)量出的葉綠素值與用SPAD-502Plus便攜式葉綠素儀進(jìn)行對(duì)比，并通過程序修正。在葉綠素值在一定范圍內(nèi)與與SPAD-502Plus測(cè)量的數(shù)值達(dá)到*。
氮含量測(cè)量原理：
由于葉綠素（SPAD）值比較容易獲得，而氮含量的獲取較難。但由于葉綠素和氮含量之間存在很高的相關(guān)性，所以經(jīng)過多次試驗(yàn)，先建立葉綠素（SPAD）精確實(shí)用模型和獲得氮含量值，然后利用已知的葉綠素（SPAD）值和氮含量進(jìn)行線性擬合，擬合出一個(gè)決定系數(shù)，擬合系數(shù)經(jīng)多次試驗(yàn)，然后取平均值，得到的決定系數(shù)，根據(jù)這個(gè)決定系數(shù)建立氮含量模型，得出氮含量值。雖然該模型的建立擬合，得出的決定系數(shù)線性關(guān)系存在偏離，但可以滿足農(nóng)田的快速測(cè)量要求。
葉片溫度的測(cè)量：
葉溫常用來表示植物的體溫狀況，植物葉片中所有的化學(xué)反應(yīng),都受葉片溫度的影響，在植物生理活動(dòng)的分析中經(jīng)常用到。葉溫與氣溫的差值，可以表明植物的缺水情況或受旱程度。因?yàn)楫?dāng)水分供應(yīng)充足時(shí)，植物蒸騰正常，蒸騰耗熱可以降低植物體溫，這時(shí)葉溫比氣溫低；反之受旱時(shí)，植物體溫上升，可高于當(dāng)時(shí)的氣溫。葉片溫度是采用進(jìn)口高精度貼片式鉑電阻溫度傳感器對(duì)葉片進(jìn)行接觸，測(cè)量出葉片的溫度。
技術(shù)參數(shù)
測(cè)定指標(biāo)             葉綠素、氮素、葉溫、葉片水厚度
氮范圍                 全程
氮精度                 ±5%
葉綠素范圍          0.0-99.9 SPAD
葉綠素精度          ±1SPAD
葉溫范圍              0-60℃
葉溫精度             ±1℃
水分范圍              0-5g/cm²
水分精度              ±3%
存儲(chǔ)量                 2GB SD卡
測(cè)量時(shí)間間隔       小于5秒
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)       SD卡存儲(chǔ)
電源                     4.2V可充電鋰電池
電池容量              2000mah
重量                     240g
外形尺寸              140×85×45mm(長(zhǎng)×寬×高)
工作及存儲(chǔ)環(huán)境    0℃-50℃；85%相對(duì)濕度