專利名稱：一種植物葉片漫反射光分布的檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及植物葉片光譜檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種植物葉片表面漫反射光分布的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
植物葉片在光的照射下，會(huì)在葉片的上表面產(chǎn)生反射光和透過葉片上表皮、葉肉組織、下表皮等在葉片的下表面產(chǎn)生透射光(如圖1所示)。葉片上表面反射光在葉片上部空間分布并不是均勻分布的，透射也不是均勻分布。從400nm至2500nm的光譜范圍，可以分為三個(gè)部分:在400_800nm的可見光特點(diǎn)是光合色素的吸收光的能力較強(qiáng)，近紅外區(qū)域(SOO-1lOOnm)的吸收受限于干物質(zhì)，然而卻是多級(jí)散射出現(xiàn)的區(qū)域，原因是葉片中間結(jié)構(gòu)有許多的細(xì)小空氣部分推動(dòng)反射和透射水平；在1100-2500nm中紅外區(qū)域也有強(qiáng)烈的吸收，主要是在鮮葉區(qū)的水區(qū)，其次是枯萎葉子的干物質(zhì)。因此，不同的光入射到葉片的角度和光離開葉片表面的角度經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，這些帶有角度的不同波長(zhǎng)的出射光包含大量的葉片的生物量和葉片結(jié)構(gòu)的信息量。已有許多的論文著眼于利用植物葉片的這種光的二向反射特性來研究植物葉片的光學(xué)特性。植物葉片漫反射分布裝置伴隨研究而逐漸出現(xiàn)。傳統(tǒng)的檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法只有一只探測(cè)器對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)，得到兩維空間光分布不能滿足對(duì)漫反射體空間光分布的測(cè)量需要。針對(duì)這種傳統(tǒng)裝置和方法的不足，專利號(hào)為ZL96239489.0的中國(guó)發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種漫反射體三位空間光分布的測(cè)量裝置，涉及對(duì)漫反射物體特性的測(cè)量，特別是用于遙感技術(shù)領(lǐng)域中對(duì)地物葉面三維空間光分布進(jìn)行測(cè)量，該裝置由轉(zhuǎn)盤、探測(cè)架、光源架、開關(guān)、探測(cè)器、光源、計(jì)算機(jī)等組成。它有不同的入射角、探測(cè)角、方位角，不同的波段要求實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體在半球形范圍內(nèi)的三維空間光分布的透過和反射測(cè)量。但是該裝置存在以下缺點(diǎn):光源波段較為狹窄，且需要移動(dòng)樣品才能在樣品上測(cè)量多個(gè)位置點(diǎn)，而在測(cè)量過程中移動(dòng)樣品會(huì)認(rèn)為誤差，葉片的性能在多次移動(dòng)操作中也會(huì)其性能也會(huì)受到影響，會(huì)影響最終的檢測(cè)精度。其它的設(shè)備等也存在波段單一、測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)等問題。因此傳統(tǒng)的植物葉片漫反射分布裝置不能準(zhǔn)確完整地獲取葉片的二向反射數(shù)據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種植物葉片漫反射光分布的檢測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)植物葉片的多點(diǎn)光譜檢測(cè),但檢測(cè)過程中不需要移動(dòng)待測(cè)植物葉片,檢測(cè)精度高。一種植物葉片漫反射光分布的檢測(cè)裝置，包括用于承載待測(cè)樣品的試樣臺(tái)；用于向待測(cè)樣品發(fā)射探測(cè)光的光源系統(tǒng)；以及用于接收、處理來自待測(cè)樣品的反射光的檢測(cè)系統(tǒng)，所述試樣臺(tái)包括:臺(tái)架；與所述臺(tái)架軸接且水平布置的旋轉(zhuǎn)盤；安裝在所述旋轉(zhuǎn)盤上的三維移動(dòng)架；設(shè)置在所述三維移動(dòng)架頂部、用于承載待測(cè)樣品的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。檢測(cè)時(shí)，將待測(cè)植物葉片放置在試樣臺(tái)，光源系統(tǒng)發(fā)射探測(cè)光斑，入射到待測(cè)植物葉片上，通過檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)待測(cè)樣品某一點(diǎn)上半球坐標(biāo)內(nèi)的漫反射光，測(cè)完待測(cè)植物葉片其中一個(gè)點(diǎn)的漫反射光后，通過旋轉(zhuǎn)盤和三維移動(dòng)架移動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)，從而使入射光斑射入待測(cè)植物葉片的其他位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)植物葉片上多位點(diǎn)的光譜檢測(cè)，檢測(cè)過程中不需要移動(dòng)待測(cè)植物葉片，檢測(cè)精度高。所述的三維移動(dòng)架包括依次疊置且相互滑動(dòng)配合的X軸滑臺(tái)、Y軸滑臺(tái)、Z軸滑臺(tái)及連接固定件:旋轉(zhuǎn)盤通過一板件與X軸滑臺(tái)相連并通過螺釘固定；x軸滑臺(tái)通過一板件與Y軸滑臺(tái)相連，該板件與Y軸滑臺(tái)通過螺釘固定，與X軸滑臺(tái)的頂面滑動(dòng)配合；γ軸滑臺(tái)通過一板件與Z軸滑臺(tái)相連，該板件與Z軸滑臺(tái)通過螺釘固定，與Y軸滑臺(tái)的頂面滑動(dòng)配合；在Z軸滑臺(tái)頂部固定一塊安裝平板，試驗(yàn)平臺(tái)通過支撐桿固定在在安裝平板上。三維移動(dòng)架中，X軸滑臺(tái)、Y軸滑臺(tái)和Z軸滑臺(tái)還可以按照其他的順序安裝。旋轉(zhuǎn)盤與三維移動(dòng)架一起實(shí)現(xiàn)測(cè)量前的定標(biāo)、改變光斑在樣品表面的位置及改變光源的入射方位角的功能。旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，改變了樣品的方位角，光源固定的情況下，樣品方位角的改變相對(duì)于樣品來說是等價(jià)于光源方位角的改變；χ軸滑臺(tái)和Y軸滑臺(tái)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)在同一平面的X和Y 二維的移動(dòng)，可以改變光源照射葉片的位置，在不移動(dòng)葉片的情況下，實(shí)現(xiàn)了多測(cè)量點(diǎn)的轉(zhuǎn)變，使測(cè)量的外界條件趨于一致。Z軸滑臺(tái)的上下移動(dòng)目的是改變實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的高度，在白板校正和測(cè)量樣品時(shí)，保證光源入射的表面為同一表面。旋轉(zhuǎn)盤居于底部，其他X軸、Y軸、Z軸滑臺(tái)依次安裝，可使X軸、Y軸、Z軸三個(gè)滑臺(tái)在移動(dòng)的過程中改變光源光斑在葉片上的位置但不對(duì)旋轉(zhuǎn)盤的作用起干擾。作為優(yōu)選，所述臺(tái)架包括上下布置的上支撐蓋板和下底板，上支撐蓋板和下底板之間通過三根立柱支撐；所述試樣臺(tái)中的旋轉(zhuǎn)盤軸接在下底板上，所述上支撐蓋板開有用于避讓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開口區(qū)。 測(cè)量?jī)x器的精度要求較高，因此為防止后期使用過程框不穩(wěn)定導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)效果不好，采用三點(diǎn)確定平面的穩(wěn)定框架體系，用上下兩塊板材(鋁合金)確定上下平面，使用三根尺寸、形狀相同的、上下底面較大的立柱用螺釘與上下兩塊板材相連接，形成穩(wěn)固的外部框架，使該儀器使用過程承受水平方向力較小。作為優(yōu)選，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括:用于接收來自待測(cè)樣品的反射光的至少兩個(gè)接收探頭；用于處理所述接收探頭信號(hào)的光譜儀；與所述光譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的電腦。一般儀器的實(shí)驗(yàn)過程較長(zhǎng)，對(duì)于有蠟質(zhì)層的樹木等葉片來說在實(shí)驗(yàn)過程中，在光的照射下，離體的葉片失水較少，但農(nóng)作物的葉片一般蠟質(zhì)層較薄，在離體實(shí)驗(yàn)過程中可能因葉片失水，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。本實(shí)用新型設(shè)置雙接收探頭，解決了實(shí)驗(yàn)過程耗時(shí)較長(zhǎng)的問題。作為優(yōu)選，所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上方立置有半圓弧固定架，該半圓弧固定架上滑動(dòng)配合有安裝座，所述接收探頭固定在該安裝座上。更優(yōu)選，所述半圓弧固定架上設(shè)有用于保持安裝座位置的鎖緊部件。通過使安裝座在半圓弧固定架上的滑動(dòng)改變接收探頭的天頂角，移動(dòng)到位后用鎖緊部件鎖緊，防止接收探頭晃動(dòng)。兩個(gè)相對(duì)位置固定的接收探頭分別負(fù)責(zé)接收一半半圓弧固定架上的反射光。即在改變一次半圓弧固定架的位置角度時(shí)，可利用2臺(tái)ASD光譜儀分別采集兩個(gè)接收探頭位置處的反射光譜值。整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作減少了一半的移動(dòng)接收探頭固定圓弧的時(shí)間，大大節(jié)省了時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。作為優(yōu)選，所述上支撐蓋板的頂面設(shè)有繞開口區(qū)分布的圓環(huán)形軸承座，所述半圓弧固定架的兩個(gè)底腳通過一軸承與所述圓環(huán)形軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)配合。所述軸承包括滾珠以及用于安裝滾珠且可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)軸承環(huán)，其中一個(gè)軸承環(huán)固定在圓環(huán)形軸承座內(nèi)，所述半圓弧固定架的兩個(gè)底腳固定在另一個(gè)軸承環(huán)上。軸承也可以采用標(biāo)準(zhǔn)件推力球軸承，直接將推力球軸承安裝在圓環(huán)形軸承座內(nèi)，半圓弧固定架固定在推力球軸承的輪轂上；采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的深溝球軸承作為其旋轉(zhuǎn)底座，可保證半圓弧固定架在工作過程中的穩(wěn)定性，為其提供平穩(wěn)、精確的定位；通過軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)半圓弧固定架，改變接收探頭的方位角。作為優(yōu)選，所述半圓弧固定架上設(shè)有豎直貫通的條形孔，該條形孔沿半圓弧固定架自身所確定的弧線延伸，所述接收探頭的信號(hào)接收端穿過條形孔后朝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方向伸出。作為優(yōu)選，所述光源系統(tǒng)包括在光路上依次布置的光源、以及用于調(diào)節(jié)光斑的第一透鏡組和第二透鏡組，其中所述第二透鏡組通過支撐殼架設(shè)在所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上方，第二透鏡組的光線出射端朝向?qū)嶒?yàn)平臺(tái)設(shè)置，在第二透鏡組處設(shè)置光圈。作為優(yōu)選，所述安裝座為套在半圓弧固定架上的弧形套筒結(jié)構(gòu)，安裝座上設(shè)有與所述條形孔位置相應(yīng)的通光孔。作為優(yōu)選，所述上支撐蓋板的頂面鉸接有光源搖桿，所述第二透鏡組通過支撐殼安裝在該光源搖桿上。作為優(yōu)選，所述上支撐蓋板的頂面固定有導(dǎo)向架，該導(dǎo)向架上設(shè)有半圓弧形的導(dǎo)向槽，所述光源搖桿與上支撐蓋板的鉸接部位處在導(dǎo)向槽的圓心部位，光源搖桿上固定有與導(dǎo)向槽配合的導(dǎo)向件；所述光源搖桿包括:與所述上支撐蓋板的頂面鉸接的固定段，活動(dòng)插接在所述固定段頂端的活動(dòng)段，用于將固定段和活動(dòng)段相對(duì)鎖緊的鎖定機(jī)構(gòu)；所述活動(dòng)段頂部帶有朝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)延伸的水平折彎部，所述第二透鏡組通過支撐殼固定在水平折彎部上。更優(yōu)選，所述導(dǎo)向件為能夠保持光源搖桿角度的蝶形螺母。半圓弧形的導(dǎo)向槽及蝶形鎖緊螺母保證光源搖桿穩(wěn)定性，精確定位。本實(shí)用新型檢測(cè)裝置的各部件均需要氧化發(fā)黑處理。本實(shí)用新型的裝置實(shí)現(xiàn)在球面坐標(biāo)系下對(duì)待測(cè)植物葉片表各個(gè)位點(diǎn)及各位點(diǎn)上方的漫反射光的全面檢測(cè)，入射光源入射到固定于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的樣品，經(jīng)其上表面反射到樣品上半球空間，兩個(gè)接受探頭位于樣品的上方，經(jīng)過一定順序的移動(dòng)接收，可實(shí)現(xiàn)樣品的漫反射光譜值在球面坐標(biāo)系下的全面接收。光源搖桿的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)光源在球面坐標(biāo)系下的天頂角的變化；旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，改變了樣品的方位角，光源固定的情況下，樣品方位角的改變相對(duì)于樣品來說是等價(jià)于光源方位角的改變；兩個(gè)接收探頭隨安裝座在半圓弧固定架上滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)天頂角的改變，軸承帶動(dòng)半圓弧固定架的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)接收探頭的方位角的改變；利用兩個(gè)接收探頭有序的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)、接收樣品上表面半球的所有位置處的反射光。[0036]待測(cè)葉片的一個(gè)點(diǎn)檢測(cè)完畢后，通過三維移移動(dòng)架改變待測(cè)植物葉片表面的檢測(cè)位點(diǎn)，檢測(cè)過程中不移動(dòng)待測(cè)植物葉片，但實(shí)現(xiàn)待測(cè)植物樣品多為點(diǎn)的漫反射光譜檢測(cè)。本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型漫反射光分布檢測(cè)以現(xiàn)有的ASD光譜儀作為檢測(cè)裝置，精度高；旋轉(zhuǎn)盤與三維移動(dòng)采用高精度的滑臺(tái)和轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)，精度較高，旋轉(zhuǎn)采用推力球軸承克服了采用其他機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性不好的問題；采用三立柱框架結(jié)構(gòu)提高機(jī)構(gòu)的整體穩(wěn)定性；光源的光強(qiáng)度可以調(diào)整，對(duì)不同樣品的適應(yīng)性強(qiáng)。本裝置采用雙接收探頭和ASD光譜儀相連，實(shí)現(xiàn)了對(duì)漫反射光的快速、有效的接收，針對(duì)樣品在光源照射的條件下失水較快的情況，減少實(shí)驗(yàn)過程的時(shí)間，可以提高數(shù)據(jù)的有效性?？傮w效果是平臺(tái)機(jī)構(gòu)的精度高，檢測(cè)范圍廣，檢測(cè)時(shí)間短。

圖1是樣品散射的球面坐標(biāo)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)盤、三維移動(dòng)架和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的配合結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3所示的A向視圖。圖5是三維移動(dòng)架中X軸滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型光源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖2 7所示，一種植物葉片漫反射光分布的檢測(cè)裝置，包括試樣臺(tái)、光源系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)。如圖6所示，試樣臺(tái)包括臺(tái)架和通過相關(guān)機(jī)構(gòu)安裝在臺(tái)架上的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)10，臺(tái)架包括下底板5、上支撐蓋板8和立柱6,下底板5和上支撐蓋板8均為招合金的正方形板,在下底板5的底面四角處各安裝一個(gè)腳輪4，立柱6為形狀、尺寸一致的三根，且三根立柱的上、下底面(即與下底板5和上支撐蓋板8接觸的面)都較大，通過三點(diǎn)確定上支撐蓋板8的平面，在上支撐蓋板8的中心設(shè)有圓形的開口區(qū)。如圖3、4和6所示，試驗(yàn)平臺(tái)10通過旋轉(zhuǎn)盤31和三維移動(dòng)架7安裝在下底板5上，旋轉(zhuǎn)盤31軸接安裝在下底板5上，旋轉(zhuǎn)盤31上方安裝三維移動(dòng)架7，三維移動(dòng)架7包括由下至上依次疊置且相互滑動(dòng)配合的X軸滑臺(tái)701、Y軸滑臺(tái)702和Z軸滑臺(tái)703，在Z軸滑臺(tái)703的頂部固定一個(gè)圓形的安裝平板704，在安裝平臺(tái)704的邊緣處固定一根支撐桿705,實(shí)驗(yàn)平臺(tái)10固定在支撐桿705的頂端，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)10、安裝平板704和旋轉(zhuǎn)盤31三者的圓心同心。如圖3所示，旋轉(zhuǎn)盤31通過一板件與下底板5相連，該板件與下底板5通過螺釘固定，旋轉(zhuǎn)盤31與該板件軸接，旋轉(zhuǎn)盤31通過另一板件與X軸滑臺(tái)701相連，該板件與旋轉(zhuǎn)盤31及X軸滑臺(tái)701之間均用螺釘固定；X軸滑臺(tái)701與Y軸滑臺(tái)702之間也通過一板件相連，該板件與Y軸滑臺(tái)702之間用螺釘固定，而與X軸滑臺(tái)701滑動(dòng)配合；Y軸滑臺(tái)702與Z軸滑臺(tái)703之間也通過一板件相連，該板件與Z軸滑臺(tái)703之間通過螺釘固定，而與Y軸滑臺(tái)702滑動(dòng)配合。[0050]X軸滑臺(tái)701、Y軸滑臺(tái)702和Z軸滑臺(tái)703均采用絲桿驅(qū)動(dòng)，X軸滑臺(tái)701的結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括盒體70la、位于盒體701a內(nèi)的傳動(dòng)部件絲桿70lb、安裝在盒體701a外用于驅(qū)動(dòng)絲桿701b運(yùn)動(dòng)的手輪701e和盒體701a上沿的滑軌701d，相應(yīng)的滑臺(tái)的盒體底部的板件701c上設(shè)置與滑軌701d配合的滑槽，通過手輪701e驅(qū)動(dòng)絲桿701b運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)相應(yīng)滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。Y軸滑臺(tái)702和X軸滑臺(tái)701的結(jié)構(gòu)一致，Z軸滑臺(tái)703的結(jié)構(gòu)與X軸滑臺(tái)701的結(jié)構(gòu)類似。就該三維移動(dòng)架7本身而言可以采用現(xiàn)有技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)三維方向的移動(dòng)即可。如圖2所示，檢測(cè)系統(tǒng)包括兩臺(tái)光譜儀13、一臺(tái)與光譜儀13進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的電腦14、分別與兩臺(tái)光譜儀13相連的兩個(gè)接收探頭(第一接收探頭18和第二接收探頭24)及兩個(gè)接收探頭的固定機(jī)構(gòu)，本實(shí)施方式中，光譜儀13采用ASD光譜儀，兩個(gè)接收探頭均采用現(xiàn)有的接收探頭。在上支撐蓋板8的開口區(qū)，繞其邊緣固定一個(gè)圓環(huán)形軸承座9，在圓環(huán)形軸承座9內(nèi)安裝一個(gè)軸承11，圓環(huán)形軸承座9、軸承11的圓心與旋轉(zhuǎn)盤31的圓心同心，本實(shí)施方式中，軸承11采用標(biāo)準(zhǔn)件深溝球軸承，在軸承11上方設(shè)置一個(gè)半圓弧固定架17，半圓弧固定架17的兩個(gè)底端固定在軸承的輪轂27上，兩個(gè)底端與軸承11的圓心在同一直線上。半圓弧固定架17上帶有豎直貫通的條形孔，該條形孔沿半圓弧固定架17自身所確定的弧線方向延伸，在半圓弧固定架17上滑動(dòng)安裝一個(gè)安裝座19，該安裝座19為一套在半圓弧固定架17上的弧形套筒結(jié)構(gòu)，安裝座19上設(shè)有與條形孔位置相應(yīng)的通光孔，兩個(gè)接收探頭固定在安裝座19上且其信號(hào)接收端穿過條形孔后朝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)10方向伸出，兩個(gè)接收探頭之間具有一定夾角，在本實(shí)施方式中該夾角為75°。安裝座19與半圓形固定架17滑動(dòng)配合，在安裝座19上設(shè)有保持兩個(gè)接收探頭位置的鎖緊機(jī)構(gòu)，兩個(gè)接收探頭分別通過兩根光線(第一光纖15和第二光纖16)與兩臺(tái)光譜儀13連接，兩臺(tái)光譜儀13與電腦14之間通過數(shù)據(jù)傳輸線12連接。如圖2和圖7所不,光源系統(tǒng)包括光源I和光源光斑調(diào)節(jié)裝置2,光源I為齒素?zé)?，光源光斑調(diào)節(jié)裝置2如圖6所示，包括入射端的第一透鏡組、出射端的第二透鏡組、光圈和相應(yīng)的殼體結(jié)構(gòu)。第一透鏡組包括第一平凸透鏡201、設(shè)置在第一平凸透鏡201前方的第二平凸透鏡202和相應(yīng)的支撐殼體，在第二平凸透鏡202前方設(shè)置第一光纖端頭203，第二透鏡組包括第三平凸透鏡205和位于第三平凸透鏡205前方的第四平凸透鏡207，在第三平凸透鏡205和第四平凸透鏡207中間設(shè)置光圈206，第三平凸透鏡205的后方為第二光纖端頭204，第一光纖端頭203和第二光纖端頭204之間通過第三光纖21連接。此處所說的前方、后方是以光路方向?yàn)闇?zhǔn)。本實(shí)施方式中光源I形成的光斑32大小為13mm，第四平凸透鏡207距實(shí)驗(yàn)平臺(tái)10的距離為34cm，形成的光斑強(qiáng)度均勻。光源I和第一透鏡組安裝在黑箱3內(nèi)，位于臺(tái)架一側(cè)，第二透鏡組通過相應(yīng)的支撐殼20架設(shè)在試驗(yàn)平臺(tái)10的上方。如圖2所示，在上支撐蓋板8的頂面且位于圓環(huán)形軸承座9 一側(cè)，鉸接一根光源搖桿25，光源搖桿25可以為高度固定式，也可以為高度可調(diào)式，本實(shí)施方式中，選擇高度可調(diào)式，即:包括固定段和活動(dòng)段，活動(dòng)段活動(dòng)插接在固定段中，固定段的底部通過兩套小軸承28與上支撐蓋板8的頂面鉸接，光源搖桿25上還設(shè)有用于將固定段和活動(dòng)段相對(duì)鎖緊的鎖定機(jī)構(gòu)，活動(dòng)段頂部帶有朝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)10延伸的水平折彎部，該水平折彎部構(gòu)成光源固定架22，第二透鏡組通過支撐殼20固定在光源固定架22上。在上支撐蓋板8的頂面固定有導(dǎo)向架29，導(dǎo)向架29為半圓弧型，兩端底部各通過一個(gè)底座30固定在上支撐蓋板8上，該導(dǎo)向架29上設(shè)有半圓弧形的導(dǎo)向槽，光源搖桿25與上支撐蓋板8的鉸接部位處在導(dǎo)向槽的圓心部位，光源搖桿25的固定段上固定有與導(dǎo)向槽配合的導(dǎo)向件，該導(dǎo)向件26為蝶形螺母。本實(shí)用新型裝置中，旋轉(zhuǎn)盤31與軸承11同心，處在豎直狀態(tài)下的第二透鏡組和兩個(gè)接受探頭的中軸線為同一條直線，記為A，光源搖桿25選擇支點(diǎn)的中軸線記為B，安裝座19的中軸線記為C，這A、B、C三條軸線在實(shí)驗(yàn)的過程中始終相交于一固定點(diǎn)記為D，且該點(diǎn)D位于壓平后的實(shí)驗(yàn)樣品的上表面。以下為本裝置的一個(gè)測(cè)試實(shí)施例:(I)打開鹵素?zé)?光源I)，先預(yù)熱30分鐘。鹵素?zé)纛A(yù)熱過后將樣品23展平固定于試驗(yàn)平臺(tái)10上，旋轉(zhuǎn)光源搖桿25至垂直位置，可確定光源的初始入射天頂角(^始=0°，用蝶形螺母將其固定，調(diào)節(jié)光源光斑調(diào)整裝置部件的光圈206，改變光源光斑32的強(qiáng)度，調(diào)整光源搖桿25的長(zhǎng)度改變光源光斑的大小至合適位置。通過移動(dòng)安裝座19在半圓弧固定架17上的位置至初始位置，通過旋轉(zhuǎn)軸承11改變半圓弧固定架17的位置至初始位置，至此第一接收探頭18和第二接收探頭24均處在初始位置角度，第一接收探頭18的初始角度坐標(biāo)為(小13始=75°，Wlsfe= 0° );第二接收探頭24的初始角度坐標(biāo)為(Φ2Ε^= 0° , W2s始=0° )。記錄此時(shí)試驗(yàn)樣品2上表面的位置距離下底板5上表面的高度H，將樣品23移出實(shí)驗(yàn)平臺(tái)10并低溫保存，第一接收探頭18和第二接收探頭24分別用用第一光纖I和第二光纖16與ASD光譜儀13相連接。(2)在電腦軟件 上設(shè)置光源入射角度(Φ@=0° ,Wi始=0° )，同時(shí)第一接收探頭18的初始角度坐標(biāo)為(Φ13@= 75°，Wlsfe=0° );第二接收探頭24的初始角度坐標(biāo)為(Φ2_= 0°，Ψ23始=180° )。實(shí)驗(yàn)樣品23上表面距離下底板5上表面的位置高度為H0(3)將標(biāo)準(zhǔn)白板放置試驗(yàn)平臺(tái)10上放置試驗(yàn)樣品在的位置，調(diào)整Z軸滑臺(tái)703，使標(biāo)準(zhǔn)白板的上表面的位置距離下底板上表面的高度為H。(4)在入射光源位置不變的條件下，逆時(shí)針方向以5°為間隔移動(dòng)安裝座19，改變第一接收探頭18的位置至最小值(小13始=0° , Ψ13^=0° )，同時(shí)第二接收探頭24的相應(yīng)的位置移動(dòng)到(Φ2_=75°，Ψ23始=180° )，2臺(tái)ASD光譜儀13分別記錄第一接收探頭18、第二接收探頭24采集光譜并記錄與電腦14，每接收某一位置的漫反射光譜值后，兩個(gè)接收探頭按相應(yīng)順序移動(dòng)5°，直至16個(gè)位置測(cè)完。(5)光源位置不變，以5°為間隔順時(shí)針旋轉(zhuǎn)軸承11，共旋轉(zhuǎn)36次，對(duì)于每旋轉(zhuǎn)一次，相應(yīng)第一接收探頭18、第二接收探頭24的方位角Ψ3的值增加5°，每旋轉(zhuǎn)一次，重復(fù)步驟4的操作,并記錄于電腦14。(6)順時(shí)針以5°為間隔旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)盤31，改變實(shí)驗(yàn)樣品23與光斑光源的相對(duì)位置，對(duì)于每次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)盤31旋轉(zhuǎn)5°相當(dāng)于光源光斑的方位角逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)5°，樣品23的方位角旋轉(zhuǎn)5°相當(dāng)于接收探頭方位角逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)5°，記錄初始位置，重復(fù)步驟4、步驟5，并記錄數(shù)據(jù)。[0069](7)順時(shí)針以5°為間隔，通過旋轉(zhuǎn)光源搖桿25，改變光源入射天頂角(^的位置，每移動(dòng)5°，光源入射天頂角相應(yīng)增加，增加后重復(fù)步驟4、步驟5、步驟6并記錄數(shù)據(jù)。(8)移出標(biāo)準(zhǔn)白板，將樣品23展平放置于標(biāo)準(zhǔn)白板位置，調(diào)整Z軸滑臺(tái)改變?nèi)~片上表面距離下底板上表面的高度值至H。重復(fù)步驟4、步驟5、步驟6、步驟7并記錄數(shù)據(jù)。(此時(shí)僅僅檢測(cè)某一位置處光譜值)(9)將半圓弧固定架17、安裝座19、光源搖桿25、旋轉(zhuǎn)盤31、復(fù)位。移動(dòng)五自由度平臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)7的X軸滑臺(tái)701和Y軸滑臺(tái)702，改變光源入射光斑的在樣品23上的位置，重復(fù)上述步驟1、 步驟2、步驟3、步驟4、步驟5、步驟6、步驟7、步驟8，實(shí)現(xiàn)同一樣品23多點(diǎn)處光譜檢測(cè)。
權(quán)利要求1.一種植物葉片漫反射光分布的檢測(cè)裝置，包括用于承載待測(cè)樣品的試樣臺(tái)；用于向待測(cè)樣品發(fā)射探測(cè)光的光源系統(tǒng)；以及用于接收、處理來自待測(cè)樣品的反射光的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述試樣臺(tái)包括: 臺(tái)架； 與所述臺(tái)架軸接且水平布置的旋轉(zhuǎn)盤； 安裝在所述旋轉(zhuǎn)盤上的三維移動(dòng)架； 設(shè)置在所述三維移動(dòng)架頂部、用于承載待測(cè)樣品的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述臺(tái)架包括上下布置的上支撐蓋板和下底板，上支撐蓋板和下底板之間通過三根立柱支撐；所述試樣臺(tái)中的旋轉(zhuǎn)盤軸接在下底板上，所述上支撐蓋板開有用于避讓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開口區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括: 用于接收來自待測(cè)樣品的反射光的至少兩個(gè)接收探頭； 用于處理所述接收探頭信號(hào)的光譜儀； 與所述光譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的電腦。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上方立置有半圓弧固定架，該半圓弧固定架上滑動(dòng)配合有安裝座，所述接收探頭固定在該安裝座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述上支撐蓋板的頂面設(shè)有繞開口區(qū)分布的圓環(huán)形軸承座，所述半圓弧固定架的兩個(gè)底腳通過一軸承與所述圓環(huán)形軸承座轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述半圓弧固定架上設(shè)有豎直貫通的條形孔，該條形孔沿半圓弧固定架自身所確定的弧線延伸，所述接收探頭的信號(hào)接收端穿過條形孔后朝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方向伸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光源系統(tǒng)包括在光路上依次布置的光源、以及用于調(diào)節(jié)光斑的第一透鏡組和第二透鏡組，其中所述第二透鏡組通過支撐殼架設(shè)在所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上方，第二透鏡組的光線出射端朝向?qū)嶒?yàn)平臺(tái)設(shè)置，在第二透鏡組處設(shè)置光圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述安裝座為套在半圓弧固定架上的弧形套筒結(jié)構(gòu)，安裝座上設(shè)有與所述條形孔位置相應(yīng)的通光孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述上支撐蓋板的頂面鉸接有光源搖桿，所述第二透鏡組通過支撐殼安裝在該光源搖桿上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述上支撐蓋板的頂面固定有導(dǎo)向架，該導(dǎo)向架上設(shè)有半圓弧形的導(dǎo)向槽，所述光源搖桿與上支撐蓋板的鉸接部位處在導(dǎo)向槽的圓心部位，光源搖桿上固定有與導(dǎo)向槽配合的導(dǎo)向件； 所述光源搖桿包括: 與所述上支撐蓋板的頂面鉸接的固定段， 活動(dòng)插接在所述固定段頂端的活動(dòng)段， 用于將固定段和活動(dòng)段相對(duì)鎖緊的鎖定機(jī)構(gòu)； 所述活動(dòng)段頂部帶有朝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)延伸的水平折彎部，所述第二透鏡組通過支撐殼固定在水平折彎部上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種植物葉片漫反射光分布的檢測(cè)裝置，裝置包括用于承載待測(cè)樣品的試樣臺(tái)；用于向待測(cè)樣品發(fā)射探測(cè)光的光源系統(tǒng)；以及用于接收、處理來自待測(cè)樣品的反射光的檢測(cè)系統(tǒng)，所述試樣臺(tái)包括臺(tái)架；與所述臺(tái)架軸接且水平布置的旋轉(zhuǎn)盤；安裝在所述旋轉(zhuǎn)盤上的三維移動(dòng)架；設(shè)置在所述三維移動(dòng)架頂部、用于承載待測(cè)樣品的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本實(shí)用新型檢測(cè)時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)盤和三維移動(dòng)架移動(dòng)試驗(yàn)平臺(tái)，從而使入射光斑射入待測(cè)植物葉片的其他位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)植物葉片上多位點(diǎn)的光譜檢測(cè)，檢測(cè)過程中不需要移動(dòng)待測(cè)植物葉片，檢測(cè)精度高。
文檔編號(hào)G01J3/42GK203037353SQ20132001191
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者杜朋朋, 方慧, 胡令潮, 何勇, 張暢 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)