[发明专利]一种基于人工嗅觉的土壤养分快速检测装置

说明书

技术领域

本发明属于检测仪器设备，具体涉及一种基于人工嗅觉的土壤养分快速检测装置。

背景技术

土壤养分的快速检测在测土配方施肥中具有重要作用。测土配方施肥的基础就是土壤养分空间变异分布图，而土壤养分的快速、实时检测一直是现代农业的技术瓶颈，使得测土配方施肥技术的推广受到严重的制约。传统的土壤养分检测采用的是实验室化学分析法，存在样品采集困难、分析时效差、检测费用高等问题。

在迅速发展的电化学、电磁技术、激光技术、光谱技术的支撑下，越来越多的新技术被应用于土壤养分现场实时检测，并取得了良好的预测效果。例如离子选择电极电化学传感器方法、土壤电导率间接测定法、光谱快速检测方法等。目前存在的最大问题是：如何消除土壤含水率、质地和粒度等因素对土壤养分检测的影响。

气味是物质的重要特性之一，能够代表物质的本质。物质所产生的气味就是对外界传播其本质特征的信息，物质的气味最能代表物质的本质。有经验的土壤学家经常利用土壤的气味判定土质的优劣。目前气味检测方法主要有传统方法、生物嗅觉方法以及人工嗅觉方法三种。传统方法，比如色谱分析法等，很难区分气味整体所包含的类别与含量；生物嗅觉方法具有优越的检测性能，但不适应于危险气体的检测，且容易受主观情绪的影响；人工嗅觉方法，比如电子鼻等，通过模仿生物嗅觉系统进行设计，不但拥有生物嗅觉检测优势，而且不受主观差异影响。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有土壤养分检测技术的不足，提供一种基于人工嗅觉的土壤养分快速检测装置，以达到对土壤养分的快速、实时、精确测量、为测土配方施肥的实施提供技术支持的目的。

本发明创造的目的是这样实现的：在由多个半圆管依次串接构成的密闭检气腔体管道的首、尾端部上分别连通安装L型进气接管和L型排气接管，气源选择阀通过干燥管与L型进气接管连通，直型接头与漏斗型接头分别与气源选择阀的两个进气口一一对应连通，L型排气接管与吸气泵连通，在L型进气接管和L型排气接管与密闭检气腔体管道的连接接口处、及密闭检气腔体管道上的相邻半圆管连接接口处均分别可转动控制的呈直立或横立状态的安装气膜圆环，在密闭检气腔体管道的每个半圆管内壁面和外壁面上分别配置安装气体传感器阵列和温度调制模块，所述温度调制模块分别与气体传感器阵列和信号调理电路连接，气体传感器阵列与信号调理电路连接，所述信号调理电路、气源选择阀、吸气泵分别与嵌入式处理模块连接，至此构成一种基于人工嗅觉的土壤养分快速检测装置。

本发明以人工嗅觉机理为理论基础，利用金属氧化物薄膜在不同温度下对混合气体的选择性吸附特性，实现土壤气味成分检测，并通过传感器阵列式设计一次性完成多次采样操作，实现了土壤养分的快速、实时测量。本发明装置克服了土壤含水率、土壤粒度等对检测精度的影响，为测土配方施肥的实施提供技术支持。

附图说明

图1是一种基于人工嗅觉的土壤养分快速检测装置总体结构示意图；

图2是气体传感器阵列结构示意图；

图3是气体传感器阵列中的气体传感器结构示意图；

图4是气体传感器输出信号调理过程结构示意图；

图5是一种基于人工嗅觉的土壤养分快速检测装置工作流程图

图6是气膜圆环结构示意图；

图7是气体传感器对气味脉冲的动态响应曲线图。

图中件号说明：

1、直型接头、2、漏斗型接头、3、气源选择阀、4、干燥管、5、L型进气接管、6、气膜圆环、7、密闭检气腔体管道、8、气体传感器阵列、9、温度调制模块、10、L型排气接管、11、吸气泵、12、信号调理电路、13、嵌入式处理模块、14、陶瓷管、15、输出电极、16、金属氧化物薄膜、17、电热丝、18、气体传感器、19、安装孔、20、弧形基底板、21、电热丝组、22、电桥电路、23、测量放大电路、24、采样保持电路、25、模数转换电路、26、DSP处理器、27、显示器、28、存储器、29、按键单元、30、通信接口、31、金属圆环、32、透气膜/半透膜、33、安装圆孔。

具体实施方式