基于近红外光谱技术的多波段土壤氮素检测装置和方法

摘要

本发明提出了一种基于近红外光谱技术的多波段土壤氮素检测装置和方法，通过建立土壤氮素预测模型，利用7个波段的土壤光谱吸光度，建立了近红外光谱数据与土壤样品氮素含量的回归方程，从而准确测量土壤氮素水平。本发明实用精度高、不受天气因素影响，适于田间实时测量，提供了U盘存储功能，便于保存历史记录、调用数据和实现土壤氮素分布图。

主权项

基于近红外光谱技术的多波段土壤氮素检测方法，通过检测装置进行检测，该检测装置由光学部分和控制部分组成；光学部分包括多波段近红外光源发射装置、Y型入射/反射光纤、探头以及光电传感器；光源发射装置位于Y型入射/反射光纤的入射光纤的前端；探头位于Y型入射/反射光纤的入射光纤的末端；光电传感器位于Y型入射/反射光纤的反射光纤的末端；控制部分包括依次相连的放大电路、滤波电路以及A/D转换电路；放大电路与所述光电传感器相连；多波段近红外光源发射装置采用七个单波段近红外LED作为主动光源；七个单波段近红外LED置于一个光源转盘上；其特征在于，包括以下步骤：步骤1：结合采用小波包分析和偏最小二乘法建立土壤氮素预测模型；所述预测模型的计算公式为：Y＝0.200898+0.032499*X1683+0.012892*X1516+0.000736*X1407‑0.00058*X1306‑0.05555*X1199‑0.02889*X1080‑0.08421*X836其中：Y为土壤氮素含量，单位为％；X1683、X1516、X1407、X1306、X1199、X1080、X836分别为土壤1683nm、1516nm、1407nm、1306nm、1199nm、1080nm、836nm处的吸光度值；步骤2：将检测装置带上探头插入土壤表层以下，然后取出检测装置光纤，将探头旋下，再次将检测装置光纤送入土壤表层以下原探头所至位置；步骤3：旋转光源转盘，依次采集同一土样在7个波段的反射率；步骤4：根据土壤氮素预测模型，计算土壤中氮素含量。