[发明专利]一种植物叶片三维光分布的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物叶片光谱检测技术领域，具体涉及一种植物叶片三维光分布的检测装置及方法。

背景技术

植物叶片在光的照射下，会在叶片的上表面产生反射光和透过叶片上表皮、叶肉组织、下表皮等在叶片的下表面产生透射光(如图1所示)。叶片上表面反射光在叶片上部空间分布并不是均匀分布的，透射也不是均匀分布。

从400nm至2500nm的光谱范围，可以分为三个部分：在400-800nm的可见光特点是光合色素的吸收光的能力较强，近红外区域(800-1100nm)的吸收受限于干物质，然而却是多级散射出现的区域，原因是叶片中间结构有许多的细小空气部分推动反射和透射水平；在1100-2500nm中红外区域也有强烈的吸收，主要是在鲜叶区的水区，其次是枯萎叶子的干物质。

因此，不同的光入射到叶片的角度和光离开叶片表面的角度经过实验研究发现这些带有角度的不同波长的出射光包含大量的叶片的生物量和叶片结构的信息量。已有许多的论文着眼于利用植物叶片的这种光的二向反射特性来研究植物叶片的光学特性。植物叶片漫反射分布装置伴随研究而逐渐出现。

传统的检测装置和检测方法只有一只探测器对物体进行探测，得到两维空间光分布不能满足对漫反射体空间光分布的测量需要。

针对这种传统装置和方法的不足，专利号为ZL96239489.0的中国发明专利文献公开了一种漫反射体三位空间光分布的测量装置，涉及对漫反射物体特性的测量，特别是用于遥感技术领域中对地物叶面三维空间光分布进行测量，该装置由转盘、探测架、光源架、开关、探测器、光源、计算机等组成。它有不同的入射角、探测角、方位角，不同的波段要求实现对被测物体在半球形范围内的三维空间光分布的透过和反射测量。

该装置虽设计精巧，但其不能够实现在不移动样品(样品测量过程位置不发生变化)情况下，实现光源光斑在叶片上的移动，测量不同位置处的样品反射光、透射光的分布。不能根据叶片的大小对入射光斑的大小做出改变，同时，该装置最大的缺点在于不能同时测量同一叶片的反射光和透射光。

其它的设备等也存在波段单一、测量时间较长等问题。因此传统的植物叶片漫反射分布装置不能准确完整地获取叶片的二向反射数据。

发明内容

本发明提供了一种植物叶片三维光分布的检测装置及方法，能同时检测植物叶片表面的反射光光谱和透射光光谱。

一种植物叶片三维光分布的检测装置，包括用于承载待测样品的试样台；用于向待测样品发射探测光的光源系统；以及用于接收、处理来自待测样品的反射光和/或透射光的检测系统，所述试样台包括台架以及设置在该台架上用于承载待测样品的实验平台，该实验平台中部带有透光区域；所述检测系统至少包括：一位于实验平台上方用于检测待测样品反射光的反射接收探头；一位于所述透光区域下方用于检测待测样品透射光的透射接收探头。

检测时，光斑入射到植物叶片上，由植物叶片反射的光谱由反射接收探头接收，透过植物叶片的透射光谱由透射接收探头接收，实现待测植物叶片表面的反射光光谱和透射光光谱的同时检测。

作为优选，所述台架上轴接有水平布置的旋转盘，该旋转盘上安装有三维移动架，所述实验平台固定在三维移动架顶部。

检测时，将待测植物叶片放置在实验平台上，光源系统发射探测光斑，入射到待测植物叶片上，通过检测系统检测待测植物叶片某一点上半球坐标内的漫反射光，测完待测植物叶片其中一个点的反射光和透射光后，通过旋转盘和三维移动架移动实验平台，从而使入射光斑射入待测植物叶片的其他位点，实现待测植物叶片上多位点的光谱检测，检测过程中不需要移动待测植物叶片，检测精度高。

所述的三维移动架包括依次叠置且相互滑动配合的X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台及连接固定件：旋转盘通过一板件与X轴滑台相连并通过螺钉固定；X轴滑台通过一板件与Y轴滑台相连，该板件与Y轴滑台通过螺钉固定，与X轴滑台的顶面滑动配合；Y轴滑台通过一板件与Z轴滑台相连，该板件与Z轴滑台通过螺钉固定，与Y轴滑台的顶面滑动配合；在Z轴滑台顶部固定一块安装平板，试验平台通过支撑杆固定在安装平板上。三维移动架中，X轴滑台、Y轴滑台和Z轴滑台还可以按照其他的顺序安装。