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基于近红外漫反射测量的车载式原位土壤参数检测仪开发
被引量：
8
1
作者
周鹏
李民赞
+2 位作者
杨玮
冀荣华
孟超
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期2856-2861,共6页
农田变量施肥作业需要对农田土壤养分信息进行高精度的快速原位采集,已有的设备不能满足精细农业田间测量的需要,为此基于近红外漫反射测量开发了一款新型车载式原位土壤参数检测仪。检测仪采用光照稳定性更好的卤钨光源代替太阳光进行...
农田变量施肥作业需要对农田土壤养分信息进行高精度的快速原位采集,已有的设备不能满足精细农业田间测量的需要,为此基于近红外漫反射测量开发了一款新型车载式原位土壤参数检测仪。检测仪采用光照稳定性更好的卤钨光源代替太阳光进行土壤光谱检测,以提高仪器对工作条件的适应性。由7个敏感波长(1 070, 1 130, 1 245, 1 375, 1 450, 1 550, 1 680 nm)构成的土壤氮素测量极限学习机模型提高了仪器的测量实时性和精度。检测仪由机械部分、光学部分及控制部分组成。机械部分为检测仪提供平台支撑,光学部分为检测仪提供检测光源,主要由卤钨光源、光源转接法兰、近红外导光光纤、检测总成(含入射光出口端、 InGaAS光电探测器及7个敏感波长的滤光片)等组成,控制部分实现对土壤测量信号的采集及处理。检测仪工作时,卤钨光源通过近红外导光光纤、检测总成中的入射光出口端将检测光源传输到待测土壤表面,通过测量土壤表面漫反射光的光谱反射率检测土壤养分参数。在卤钨光源和近红外导光光纤连接处设计光源转接法兰,最大限度的减小检测光源在传输过程中的损失。漫反射光经过检测总成中的滤光片滤波后,由相应的InGaAS光电探测器实现光电转换,再经信号处理单元计算出各个敏感波长处的反射率。检测仪采用灰度标准板进行光学标定测试,测试结果显示,检测仪在7个敏感波长处的反射率与MATRIX-I型傅里叶光谱分析仪反射率相关系数最高为0.997 8,平均值为0.927 8,表明检测仪有较高的检测精度。为进一步对检测仪农田土壤养分的检测精度进行评估,进行了检测仪的农田应用试验,检测结果表明检测仪检测值与实验室标准检测方法检测值的相关系数都在0.90以上。试验结果表明,车载式原位土壤参数检测仪能够实现对农田土壤养分信息的快速原位高精度检测。
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关键词
近红外光谱学
漫反射
土壤养分
车载式原位检测仪
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职称材料
题名
基于近红外漫反射测量的车载式原位土壤参数检测仪开发
被引量：
8
1
作者
周鹏
李民赞
杨玮
冀荣华
孟超
机构
中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期2856-2861,共6页
基金
国家重点研发计划项目(2017YFD0201500-2017YFD0201501,2016YFD0700300-2016YFD0700304)
国家自然科学基金项目(31801265)资助。
文摘
农田变量施肥作业需要对农田土壤养分信息进行高精度的快速原位采集,已有的设备不能满足精细农业田间测量的需要,为此基于近红外漫反射测量开发了一款新型车载式原位土壤参数检测仪。检测仪采用光照稳定性更好的卤钨光源代替太阳光进行土壤光谱检测,以提高仪器对工作条件的适应性。由7个敏感波长(1 070, 1 130, 1 245, 1 375, 1 450, 1 550, 1 680 nm)构成的土壤氮素测量极限学习机模型提高了仪器的测量实时性和精度。检测仪由机械部分、光学部分及控制部分组成。机械部分为检测仪提供平台支撑,光学部分为检测仪提供检测光源,主要由卤钨光源、光源转接法兰、近红外导光光纤、检测总成(含入射光出口端、 InGaAS光电探测器及7个敏感波长的滤光片)等组成,控制部分实现对土壤测量信号的采集及处理。检测仪工作时,卤钨光源通过近红外导光光纤、检测总成中的入射光出口端将检测光源传输到待测土壤表面,通过测量土壤表面漫反射光的光谱反射率检测土壤养分参数。在卤钨光源和近红外导光光纤连接处设计光源转接法兰,最大限度的减小检测光源在传输过程中的损失。漫反射光经过检测总成中的滤光片滤波后,由相应的InGaAS光电探测器实现光电转换,再经信号处理单元计算出各个敏感波长处的反射率。检测仪采用灰度标准板进行光学标定测试,测试结果显示,检测仪在7个敏感波长处的反射率与MATRIX-I型傅里叶光谱分析仪反射率相关系数最高为0.997 8,平均值为0.927 8,表明检测仪有较高的检测精度。为进一步对检测仪农田土壤养分的检测精度进行评估,进行了检测仪的农田应用试验,检测结果表明检测仪检测值与实验室标准检测方法检测值的相关系数都在0.90以上。试验结果表明,车载式原位土壤参数检测仪能够实现对农田土壤养分信息的快速原位高精度检测。
关键词
近红外光谱学
漫反射
土壤养分
车载式原位检测仪
Keywords
Near infrared spectroscopy
Diffuse reflection
Soil nutrients
Vehicle-mounted in-situ detector
分类号
O433.4 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于近红外漫反射测量的车载式原位土壤参数检测仪开发
周鹏
李民赞
杨玮
冀荣华
孟超
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
8
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