基于近紅外的土壤成分檢測(cè)儀器研究.pdf

1、目前在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展中普遍存在著化學(xué)肥料的過(guò)度使用，土壤環(huán)境已經(jīng)成為一個(gè)在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中不可回避的突出問(wèn)題。隨著國(guó)際上精確農(nóng)業(yè)概念的提出，對(duì)土壤中各種養(yǎng)分的盈虧情況的測(cè)定成為了實(shí)現(xiàn)精確農(nóng)業(yè)所需要解決的首要問(wèn)題。
　　本文針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析的缺點(diǎn)，利用近紅外光譜技術(shù)的無(wú)需前期化學(xué)處理、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種專門用于土壤成分含量檢測(cè)的近紅外儀器，用以快速無(wú)損地測(cè)量出土壤中全氮、有機(jī)質(zhì)含量值。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容如下

2、:
　　(1)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析和對(duì)本課題研究意義的闡述證明了利用近紅外光譜技術(shù)對(duì)土壤中所含的全氮和有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行在線快速測(cè)量的可行性。
　　(2)對(duì)近紅外光譜技術(shù)的理論進(jìn)行了分析，并通過(guò)對(duì)近紅外分析技術(shù)中透射光譜法和漫反射光譜法特點(diǎn)和優(yōu)劣的對(duì)比，確定了儀器的總體設(shè)計(jì)方案。
　　(3)設(shè)計(jì)了儀器的光路系統(tǒng)部分，確定了采用由平面閃耀光柵作為核心分光元件的對(duì)稱式C-T光路結(jié)構(gòu)，解決了通過(guò)鹵素光源如何獲得近紅外單色光

3、的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　(4)設(shè)計(jì)了信號(hào)檢測(cè)電路軟硬件部分。電路部分通過(guò)采用信號(hào)放大、帶通濾波和相敏檢波技術(shù)解決了光譜儀器中微弱信號(hào)檢測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題，之后對(duì)所得到標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行采集和處理。軟件部分設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、控制按鍵、數(shù)據(jù)采集、傳輸和顯示等模塊。
　　在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上測(cè)定了儀器的穩(wěn)定性、分辨力、波長(zhǎng)準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:儀器波長(zhǎng)的準(zhǔn)確度和重復(fù)性分別小于20.4nm和32nm，儀器的穩(wěn)定性也足可以滿足在土壤檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)