[发明专利]一种植物叶片含水率检测系统

权利要求书

1.一种植物叶片含水率检测装置，其特征在于，所述检测装置用于采集植物叶片含水率的参数，并发送所述参数至处理装置使处理装置根据所述参数计算植物叶片含水率，包括：

信号采集模块，用于采集含有植物叶片含水率信息的电流信号；

信号处理模块，用于对所述电流信号进行处理获取电压信号；

温湿度传感器模块，用于获取含有植物叶片的温湿度信号；

信号发送模块，用于将所述电压信号和所述温湿度信号发送至处理装置，以使处理装置根据电压信号和温湿度信号计算植物叶片含水率；

电源模块，用于对所述信号采集模块、所述信号处理模块和所述信号发送模块供电。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述信号采集模块包括：第一部件、第二部件、温湿度传感器以及依次设置在轴线上的近红外光源、第一凸透镜、第二凸透镜和光电传感器；

所述第一凸透镜与所述第二凸透镜平行设置，且第一凸透镜与第二凸透镜之间设置待测叶片样本；

所述第一部件上设有第一凹陷和温湿度传感器，所述第一凹陷内部设有所述近红外光源和所述第一凸透镜，所述温湿度传感器与第一凹陷内所述第一凸透镜齐平；

所述第二部件上设有第二凹陷，所述第二凹陷内部设有所述第二凸透镜和光电传感器；

所述第一凹陷与所述第二凹陷相对设置，以使近红外光源、第一凸透镜、第二凸透镜和光电传感器的中心在同一轴线上；

所述第一凹陷与所述第二凹陷相对设置，相对的两个侧面上分别设有隔绝光线的垫圈。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一凸透镜到近红外光源的距离为1倍的所述第一凸透镜焦距，所述第一凸透镜到植物叶片的距离为5mm；所述第二凸透镜到光电传感器的距离为1倍的所述第二凸透镜的焦距，所述第二凸透镜到达植物叶片的距离为1倍的所述第二凸透镜的焦距；其中，所述第一凸透镜和所述第二凸透镜规格相同。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检测装置采集的电流信号包括：

所述检测装置在所述第一凹陷与所述第二凹陷相对设置且处于密封不透光的闭合状态下：

获取检测装置上的近红外光源不发光时的检测装置上的光电传感器采集的暗电流值I_b；

获取检测装置上的近红外光源发光时的检测装置上的光电传感器采集的亮电流值I_a；

获取检测装置上的近红外光源发光时且第一部件与第二部件之间设有叶片状态下的检测装置上的光电传感器采集的电流值I_t。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：

I/U转换电路单元，用于将信号采集模块采集的电流信号转换为电压信号；

运算放大电路单元，用于将I/U转换电路单元输出的电压信号进行放大和滤波。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号发送模块采用ZigBee网络通信方式将所述电压信号和所述温湿度信号发送至处理装置。

7.一种植物叶片含水率处理装置，其特征在于，所述处理装置用于接收检测装置发送的参数，根据所述参数计算植物叶片含水率，包括：

信号接收模块，用于接收检测装置发送的计算植物叶片含水率的参数；

PDA模块，用于根据所述参数计算植物叶片含水率，并对计算的植物叶片含水率数据进行存储和可视化的转换。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号接收模块与PDA模块之间采用通用异步收发传输的方式进行数据通信。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述PDA模块中设有预先嵌入的多元线性回归模型，在所述多元线性回归模型中输入所述信号接收模块接收的参数获取植物叶片含水量。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述多元线性回归模型为：

FW＝K₁·T890+K₂·T980+K₃·Δt+K₄·Δm+K₅·WMNDVI；

其中，T890和T980分别表示水分敏感波段为890nm和为980nm的植物叶片透射率，采用公式计算植物叶片透射率；其中I_t为光电传感器采集的电流值，I_a为光电传感器采集的亮电流值，I_b为光电传感器采集的暗电流值；Δt是植物叶片温度与空气温度的差值，Δm是植物叶片湿度与空气湿度的差值；WMNDVI是水分调整型归一化植被指数，其中，p为水分调整型归一化植被指数的调整系数，p＝±0.5；k为检测装置的光学特性参数；K₁、K₂、K₃、K₄和K₅分别是透射率T890、透射率T980、差值Δt、差值Δm和水分调整型归一化植被指数WMNDVI对应的系数。