[发明专利]一种LIBS与NIRS光谱同步采集的土壤养分快速检测系统及方法

权利要求书

1.一种LIBS与NIRS光谱同步采集的土壤养分快速检测系统，其特征在于，包括：样品台(29)，位于所述样品台(29)上方的LIBS采集装置(3)、光学组件(19)、样品移动装置(16)和样品池组件(31)，以及位于所述样品台(29)下方的NIRS采集装置(13)；

所述样品池组件(31)底部封闭且透光，用于放置待测样品；

所述样品移动装置(16)与样品池组件(31)连接，用于移动所述样品池组件(31)，使从所述待测样品表面射出的光经所述光学组件(19)后被所述LIBS采集装置(3)采集；

所述NIRS采集装置(13)包括M个卤素灯(44)、光源支撑架(41)和光纤准直镜探头(43)，M个所述卤素灯(44)在所述光源支撑架(41)上等角度均匀分布且其光源中心连成一个圆，所述光纤准直镜探头(43)位于所述圆的圆心所在的竖直线上；M≥2；

所述样品台(29)上开设有孔，所述孔、光纤准直镜探头(43)以及光学组件(19)同轴，以保证所述LIBS采集装置(3)和NIRS采集装置(13)采集的光谱数据来自同一样品。

2.如权利要求1所述的一种LIBS与NIRS光谱同步采集的土壤养分快速检测系统，其特征在于，所述光源中心形成圆的直径L与任一所述光源中心到光源支撑架(41)上表面的距离H满足L＝2H；光纤准直镜探头(43)的上表面与光源支撑架(41)下底面之间的距离S和任一所述光源中心与光源支撑架(41)下底面之间的距离h满足0.65h≤S≤h；光源支撑架(41)内径D和所述圆的直径L满足1.2L≤D≤1.6L。

3.如权利要求1所述的一种LIBS与NIRS光谱同步采集的土壤养分快速检测系统，其特征在于，所述样品池组件(31)包括样品池框架(37)、第一透光玻璃(39)和第二透光玻璃(40)，所述第一透光玻璃(39)和第二透光玻璃(40)与样品池框架(37)形成底部封闭且透光的样品池，待测土壤(36)置于所述第一透光玻璃(39)上，标准白板(38)置于所述第二透光玻璃(40)上。

4.如权利要求1所述的一种LIBS与NIRS光谱同步采集的土壤养分快速检测系统，其特征在于，所述LIBS检测装置(3)包括LIBS光谱仪(1)、激光器(4)、数字延时器(6)、LIBS检测光纤(22)和LIBS检测探头(21)，其中，激光器(4)和LIBS光谱仪(1)的外触发输入口分别与数字延时器(6)的输出口T1和T2通过数字信号线连接，LIBS检测探头(21)固定在光学组件(19)上，LIBS检测光纤(22)一端与LIBS光谱仪(1)连接，LIBS检测光纤(22)的另一端与LIBS检测探头(21)连接。

5.如权利要求4所述的一种LIBS与NIRS光谱同步采集的土壤养分快速检测系统，其特征在于，所述光学组件(19)包括光学镜片固定支架(20)、第一聚焦凸镜(34)、二向色镜(33)和第二聚焦凸镜(32)；其中，二向色镜(33)与水平面呈45°夹角固定安装在光学镜片固定支架(20)中部，二向色镜(33)的中心与激光器(4)出光口平齐；第一聚焦凸镜(34)和第二聚焦凸镜(32)均水平固定安装在光学镜片固定支架(20)上，且分别位于二向色镜(33)正上方和正下方。

6.如权利要求4所述的一种LIBS与NIRS光谱同步采集的土壤养分快速检测系统，其特征在于，所述系统还包括UP²控制板(27)、开关电源(8)和步进电机驱动器(28)；

其中，开关电源(8)分别为UP²控制板(27)、卤素灯(44)和步进电机驱动器(28)提供直流电压；UP²控制板(27)分别与LIBS光谱仪(1)、NIRS光谱仪(11)和数字延时器(6)连接，UP²控制板(27)的GPIO输出口与步进电机驱动器(28)连接在一起；步进电机驱动器(28)与步进电机(17)连接。