(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211050139.8 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 浙江农林大 学 地址 310000 浙江省杭州市临安区武肃街 666号 (72)发明人 吕尊富　 (74)专利代理 机构 杭州卓然专利代理事务所 (普通合伙) 33422 专利代理师 冯笑男 (51)Int.Cl. G01N 21/27(2006.01) G01N 21/55(2014.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种高光谱作物营养诊断仪及其检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种高光谱作物营养诊断仪 及其检测方法， 涉及作物营养诊断检测领域， 包 括诊断仪壳体、 高光谱传感器模块、 光信号采集 器模块、 电路处理模块与两个标准反射率白板， 所述诊断仪壳体后侧端面上设置有触摸显示屏， 所述诊断仪壳体右端面设置有外置USB接口， 用 于更新模型和导出诊断数据， 所述外置USB接口 上侧设置有充电接口， 所述高光谱传感器模块包 括10w钨灯与Y 型导光光纤， 采用自带钨灯光源和 环境太阳辐射光信息对作物 叶片和作物冠层区 域的， 同一种仪器结构简单， 实现小型仪器增加 多功能化， 通过多边采集获取了更加精确的作物 信息， 通过采集反射率在软件中通过模型进行营 养诊断获得当前生育期间的作物诊断信息， 提高 作物诊断的稳定性。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115436299 A 2022.12.06 CN 115436299 A 1.一种高光谱作物营养诊断仪， 包括诊断仪壳体(1)、 高光谱传感器模块(5)、 光信号采 集器模块(6)、 电路处理模块(7)与两个标准反射率白板(8)， 其特征在于： 所述诊断仪壳体 (1)后侧端面上设置有触摸显示屏(9)， 所述诊断仪壳体(1)右端面设置有外置USB接口， 用 于更新模型和导出诊断数据， 所述外置USB接口上侧设置有充电接口， 所述高光谱传感器模 块(5)包括10w钨灯与Y型导光光纤， 所述Y型导光光纤中设置有7束光圈， 外(6)束为所述10w 钨灯输出光使用， 内部1束为反射输入光所用， 所述Y型导光光纤的V端固定在所述诊断仪壳 体(1)左端面， 且头部为两个圆柱形金属长条， 所述Y型导光光纤的I端固定在所述诊断仪壳 体(1)左端面， 且底部为圆柱形 金属管。 2.根据权利要求1所述的一种高光谱作物营养诊断仪及其检测方法， 其特征在于： 所述 光信号采集器模块(6)包括 准直镜、 CCD阵列检测器、 光柵、 接口、 入射 光狭缝、 聚焦镜 。 3.根据权利要求1所述的一种高光谱作物营养诊断仪及其检测方法， 其特征在于： 所述 电路处理模块(7)包括AB层电路板、 电池、 单片微型处理器、 指示导线、 充电器， 所述A层电路 板为光谱仪电路板上有 单片微型 处理器， 所述光信号采集模块(7)与 A层电路连接， 所述B层 电路板与触摸显示器连接， 所述电源电路与所述指示 导线相连且向整个装置供电。 4.根据权利要求1所述的一种高光谱作物营养诊断仪及其检测方法， 其特征在于： 所述 诊断仪壳体(1)为铝合金 材质， 且表面粘有防滑颗粒， 左侧有肩带孔。 5.根据权利要求1所述的一种高光谱作物营养诊断仪及其检测方法， 其特征在于： 所述 标准反射率白板(8)包括标准反射率白板A与标准反射率白板B， 所述标准反射率白板A为直 径3cm的圆形硫酸钡金属凃板， 所述标准反射率白板B为20cm ‑25cm的矩形板且与所述诊断 仪壳体(1)长 宽相等。 6.一种高光谱作物营养诊断的检测方法， 包括作物叶片诊断指标法和植株冠层与侧边 45°作为诊断指标 方法， 其特 征在于： 所述叶片诊断指标法包括以下步骤： 步骤一： 选择无雨天气则可， 将营养诊断仪充好电后， 与Y型光纤的V端与光源输出和输 入接口连接好， 然后， 按 下左边黑色开机键， 检查仪器是否运行正常， 屏幕点击光源， 点亮钨 灯， 并检查 I口是否有光源； 步骤二： 预热5分钟， 等待光源稳定后将标准反色率板A置于Y型光纤的I端的进行定标， 点击触摸显示屏上的调零， 屏幕 会出现一条直线； 步骤三： 在触摸显示屏中选择作物种类和叶片模式， 选取成熟期功能叶(一般为顶芽后 第6至10片叶)， 将Y型光纤的I端对准作物叶片正反均可， 同时在另一边放置吸光板点击测 定获取采集数据， 随机 选取其他植株叶片重复6次。 所述植株冠层与侧边 45°作为诊断指标 方法包括以下步骤： S1： 选择晴朗少云无风天气， 本方法不使用内置光源采用环境太阳光源， 无需预热， 检 查同所述 步骤一； S2： 将标准反色率板B置于Y型光纤 的I端垂直放置， 0.3m ‑0.5m处的进行定标， 点击触摸 显示屏上的调零， 屏幕 会出现一条直线； S3： 在触摸显示屏上选择作物种类和整体模式， 按照作物生长周期将作物分为苗期(土 壤未封行)、 生长期(土壤封行)和收获期(土壤封行)， 针对苗期减少冠层采集， 增加对两侧 边45°采集， 点击测定获取采集数据， 每块诊断点采集6次， 冠层与侧边45 °采集比率为1： 2， 生长期比率 为1： 1， 收获期为1： 1， 在采集时需要与 作物植株保持0.5 ‑1m距离；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115436299 A 2S4： 手持Y型光纤导光的I端对植株进行数据采集， 光源经过作物反射在光信号采集器 模块(6)上， 获取光谱反射率数据， 在 “营养诊断 ”模式中， 将反射率在特定作物的模型进行 拟合后， 计算出诊断指标， 在获得诊断指标之后将数据保存， 在保存界面可以将历史数据和 反射率进行比对， 并查看当前时期的营养元 素情况； S5： 在显示界面上选择保存， 导出。 7.根据权利要求6所述的一种高光谱作物营养诊断的检测方法， 其特征在于： 所述S4中 特定作物的模型包括建立任两波段比值指数与不同磷钾氮元素处理对叶片磷钾氮含量之 间的关系， 利用决定系数来选择最优比值指数， 构建监测模型， 进一步构建磷钾氮诊断模 型。 8.根据权利要求6所述的一种高光谱作物营养诊断的检测方法， 其特征在于： 所述波段 为间隔1nm， 波段 范围在40 0‑950nm之间。 9.根据权利要求6所述的一种高光谱作物营养诊断的检测方法， 其特征在于： 所述S4与 S5保存与导出的数据为处理器耦合作物冠层光谱反射率信息与现有作 物生长模 型， 作物钾 氮磷含量、 钾氮磷积累量、 叶面积指数、 叶干 重信息， 且通过 液晶屏显示。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115436299 A 3