土壤养分传感器

摘要

本发明公开了一种土壤养分传感器，包括集成在电路板卡上的电路系统和光路系统，所述的电路系统包括为电路系统和光路系统供电的电源模块、控制模块、数模转化模块、运算放大器；所述的电源模块为锂离子电池供电和市电变压稳压电路；所述的控制模块为DSP(微处理器芯片)或FPGA(可编程逻辑器件)等高速通用控制芯片的任意一种；所述的模数转化模块为高速24位A/D转化器；所述的光路系统包括光学芯片、校准模块及探测器，电路板卡不仅具有半导体工艺中常用的电路系统以外，还集成了光学芯片；本发明具有精密化、集成化，精度更高，便于携带，节省能耗在优点。

主权项

一种土壤养分传感器，其特征在于：包括集成在电路板卡上的电路系统和光路系统，所述电路系统包括为电路系统和光路系统供电的电源模块以及控制模块、数模转化模块和运算放大器；所述光路系统包括光学芯片、校准模块及探测器；所述控制模块为微处理器芯片或可编程逻辑器件高速通用控制芯片的任意一种；所述数模转化模块为高速24位A/D转化器；所述光学芯片分为近红外光源和微机电分光系统，所述光学芯片包括光学元件、光学平台、冷却平台、铜壳，在无尘条件下将所述的光学元件安装在光学平台上，所述光学平台固定在冷却平台上以确保整个光学芯片稳定工作，然后用铜壳将光学元件、光学平台以及冷却平台封装，电路通过侧边的碟状引脚引出，焊接在电路板卡上；所述近红外光源发出的光通过透镜准直后形成平行光，经过45°起偏器P1起偏后，再经过补偿板和楔状双折射晶体RC1以及楔状双折射晶体RC2，再经过负45°检偏器P2；通过压电陶瓷控制楔状双折射晶体RC2移动，移动方向与楔状双折射晶体RC1斜边平行，实现光程的改变；氦氖激光器发出的光的传播方向与近红外光源传播的方向反向；氦氖激光器发出的光经过带通滤光片进入光电探测器；所述的带通滤波片将其他的光滤除，只让氦氖光通过；每当光电探测器探测到的信号为零时，则通过光电探测器感应氦氖激光强度来触发探测器的信号；所述校准模块包括分光镜一和分光镜二及探测器一和探测器二，并通过两块分光镜和两个探测器来实现波长和功率双校准功能，其中分光镜一和分光镜二将来自红外光源发出的光分别提供给探测器一进行波长测量和探测器二进行功率测量，测量结果将反馈到控制模块，再通过改进参数实现光路模块进一步调整波长和功率，直至完成波长和功率校准。