農(nóng)作物反射光譜微弱信號檢測裝置研究.pdf

1、以農(nóng)學(xué)中植物生長態(tài)勢和植物在546、710、810nm光譜波段點(diǎn)反射率的相關(guān)研究成果為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)實(shí)用農(nóng)作物反射光譜微弱信號檢測系統(tǒng),診斷植物生長態(tài)勢。因?yàn)樵\斷有效光譜帶寬僅為10nm,通過窄帶濾光片分離特定波長段光譜后,光電檢測傳感模塊獲取的反射光譜能量很小,光電流信號僅為μA級。檢測器近距離采集作物反射光譜還受到環(huán)境日照、土壤以及植株等因素的影響,非常容易被噪聲淹沒。
　　 針對光譜信號轉(zhuǎn)換和光電檢測的微弱電流,根據(jù)植物生長態(tài)

2、勢無損采集特征光譜信息,檢測儀器現(xiàn)場的功能要求,研究完成光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),研制了光電檢測傳感器集成。設(shè)計(jì)了低噪聲低功耗的光電微弱信號放大電路,采取了相應(yīng)設(shè)計(jì)選擇合適的光電檢測傳感器,將Ⅰ-Ⅴ轉(zhuǎn)換與積分電路相結(jié)合,增加濾波電路與調(diào)零電路,采用T型網(wǎng)絡(luò)電阻作為反饋電阻,二級放大電路的設(shè)計(jì)改善了高值電阻引入的噪聲干擾與大分布電容的缺陷,保證系統(tǒng)的帶寬與增益。減小溫度漂移。在電路板低噪聲設(shè)計(jì)、電磁兼容、元器件布局、防漏電、接地與屏蔽等方面也采

3、取相應(yīng)措施。
　　 按照農(nóng)作物光譜反射率機(jī)理,入射區(qū)域和反射區(qū)域的面積應(yīng)該相等,但同等入射區(qū)域的光物理量難于檢測,考慮儀器裝置的現(xiàn)場使用實(shí)用性、低成本和易于調(diào)節(jié)等目標(biāo),設(shè)計(jì)電路采用美國Cropscan公司的MSR-16多波段光譜儀與照度計(jì)對檢測結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定,通過大量實(shí)際實(shí)驗(yàn),由最小二乘擬合修正數(shù)據(jù),并采用二維插值方法,標(biāo)定全檢測光譜范圍,獲取光譜反射率近似值。
　　 研究結(jié)果表明,本設(shè)計(jì)的微弱電流檢測系統(tǒng)能夠有效濾除干擾