基于近紅外的土壤成分檢測儀器研究.pdf

1、目前在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中普遍存在著化學(xué)肥料的過度使用，土壤環(huán)境已經(jīng)成為一個在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中不可回避的突出問題。隨著國際上精確農(nóng)業(yè)概念的提出，對土壤中各種養(yǎng)分的盈虧情況的測定成為了實現(xiàn)精確農(nóng)業(yè)所需要解決的首要問題。
　　本文針對傳統(tǒng)實驗室化學(xué)分析的缺點，利用近紅外光譜技術(shù)的無需前期化學(xué)處理、分析速度快等優(yōu)點，設(shè)計了一種專門用于土壤成分含量檢測的近紅外儀器，用以快速無損地測量出土壤中全氮、有機質(zhì)含量值。
　　本文主要研究內(nèi)容如下

2、:
　　(1)通過對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析和對本課題研究意義的闡述證明了利用近紅外光譜技術(shù)對土壤中所含的全氮和有機質(zhì)含量進行在線快速測量的可行性。
　　(2)對近紅外光譜技術(shù)的理論進行了分析，并通過對近紅外分析技術(shù)中透射光譜法和漫反射光譜法特點和優(yōu)劣的對比，確定了儀器的總體設(shè)計方案。
　　(3)設(shè)計了儀器的光路系統(tǒng)部分，確定了采用由平面閃耀光柵作為核心分光元件的對稱式C-T光路結(jié)構(gòu)，解決了通過鹵素光源如何獲得近紅外單色光

3、的關(guān)鍵問題。
　　(4)設(shè)計了信號檢測電路軟硬件部分。電路部分通過采用信號放大、帶通濾波和相敏檢波技術(shù)解決了光譜儀器中微弱信號檢測的關(guān)鍵問題，之后對所得到標(biāo)準(zhǔn)信號進行采集和處理。軟件部分設(shè)計了步進電機驅(qū)動控制、控制按鍵、數(shù)據(jù)采集、傳輸和顯示等模塊。
　　在實驗的基礎(chǔ)上測定了儀器的穩(wěn)定性、分辨力、波長準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，實驗結(jié)果表明:儀器波長的準(zhǔn)確度和重復(fù)性分別小于20.4nm和32nm，儀器的穩(wěn)定性也足可以滿足在土壤檢測領(lǐng)域的應(yīng)