一種植物葉片三維光分布的檢測(cè)裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種植物葉片三維光分布的檢測(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(lái)自待測(cè)樣品的反射光和/或透射光的檢測(cè)系統(tǒng)，所述試樣臺(tái)包括臺(tái)架以及設(shè)置在該臺(tái)架上用于承載待測(cè)樣品的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中部帶有透光區(qū)域；所述檢測(cè)系統(tǒng)至少包括：一位于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上方用于檢測(cè)待測(cè)樣品反射光的反射接收探頭；一位于所述透光區(qū)域下方用于檢測(cè)待測(cè)樣品透射光的透射接收探頭。本實(shí)用新型專利技術(shù)裝置和方法可以單一對(duì)樣品做三維分布的漫反射實(shí)驗(yàn)，也可以單一對(duì)樣品做三維分布的透射實(shí)驗(yàn)，也可以同時(shí)對(duì)樣品做三維分布的漫反射和透射的實(shí)驗(yàn)，解決了現(xiàn)有儀器不能反射和透射同時(shí)做的問(wèn)題。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及植物葉片光譜檢測(cè)
，具體涉及一種植物葉片三維光分布的檢測(cè)裝置。
技術(shù)介紹
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(guò)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(guò)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(lái)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)專利技術(shù)專利文獻(xiàn)公開了一種漫反射體三失空間光分布的測(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
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(guò)和反射測(cè)量。該裝置雖設(shè)計(jì)精巧，但其不能夠?qū)崿F(xiàn)在不移動(dòng)樣品(樣品測(cè)量過(guò)程位置不發(fā)生變化)情況下，實(shí)現(xiàn)光源光斑在葉片上的移動(dòng)，測(cè)量不同位置處的樣品反射光、透射光的分布。不能根據(jù)葉片的大小對(duì)入射光斑的大小做出改變，同時(shí)，該裝置最大的缺點(diǎn)在于不能同時(shí)測(cè)量同一葉片的反射光和透射光。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(wèn)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)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)提供了一種植物葉片三維光分布的檢測(cè)裝置，能同時(shí)檢測(cè)植物葉片表面的反射光光譜和透射光光譜。一種植物葉片三維光分布的檢測(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(lái)自待測(cè)樣品的反射光和/或透射光的檢測(cè)系統(tǒng)，所述試樣臺(tái)包括臺(tái)架以及設(shè)置在該臺(tái)架上用于承載待測(cè)樣品的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中部帶有透光區(qū)域；所述檢測(cè)系統(tǒng)至少包括:一位于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上方用于檢測(cè)待測(cè)樣品反射光的反射接收探頭；一位于所述透光區(qū)域下方用于檢測(cè)待測(cè)樣品透射光的透射接收探頭。檢測(cè)時(shí)，光斑入射到植物葉片上，由植物葉片反射的光譜由反射接收探頭接收，透過(guò)植物葉片的透射光譜由透射接收探頭接收，實(shí)現(xiàn)待測(cè)植物葉片表面的反射光光譜和透射光光譜的同時(shí)檢測(cè)。作為優(yōu)選，所述臺(tái)架上軸接有水平布置的旋轉(zhuǎn)盤，該旋轉(zhuǎn)盤上安裝有三維移動(dòng)架，所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)固定在三維移動(dòng)架頂部。檢測(cè)時(shí)，將待測(cè)植物葉片放置在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，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(guò)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)待測(cè)植物葉片某一點(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)的反射光和透射光后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)盤和三維移動(dòng)架移動(dòng)實(shí)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(guò)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(guò)一板件與X軸滑臺(tái)相連并通過(guò)螺釘固定；x軸滑臺(tái)通過(guò)一板件與Y軸滑臺(tái)相連，該板件與Y軸滑臺(tái)通過(guò)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(guò)一板件與Z軸滑臺(tái)相連，該板件與Z軸滑臺(tái)通過(guò)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(guò)支撐桿固定在安裝平板上。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(lái)說(shuō)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，在反射校正、投射校正和測(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(guò)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(guò)立柱支撐；所述旋轉(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)。立柱優(yōu)選為4根，材料、形狀、尺寸大小、加工精度相同，使整個(gè)臺(tái)架基本不受水平力，只承受自身重力，滿足穩(wěn)定性要求。作為優(yōu)選，所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括用于處理所述反射接收探頭和透射接收探頭信號(hào)的光譜儀，以及與所述光譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的電腦。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，圓環(huán)形軸承座內(nèi)安裝有軸承，所述軸承的上方和下方均立置有固定在所述軸承的軸承輪轂上的弧形固定架，所述反射接收探頭和透射接收探頭分別安裝在對(duì)應(yīng)的弧形固定架上。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)，所述弧形固定架的底腳固定在另一個(gè)軸承環(huán)上。軸承也可以采用標(biāo)準(zhǔn)件深溝球軸承，直接將深溝球軸承安裝在圓環(huán)形的軸承座內(nèi)，上、下兩個(gè)弧形固定架通過(guò)軸承固定在深溝球軸承輪轂上；采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的深溝球軸承作為其旋轉(zhuǎn)底座，可保證弧形固定架在工作過(guò)程中的穩(wěn)定性為其提供平穩(wěn)、精確的定位；通過(guò)軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)弧形固定架，改變相應(yīng)的接收探頭的方位角。作為優(yōu)選，所述弧形固定架上設(shè)有豎直貫通的條形孔，該條形孔沿弧形固定架自身所確定的弧線延伸，所述弧形固定架上套設(shè)有與弧形固定架滑動(dòng)配合的探頭安裝座，所述反射接收探頭和透射接收探頭固定在對(duì)應(yīng)的探頭安裝上，且其信號(hào)接收端穿過(guò)對(duì)應(yīng)的條形孔后朝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方向伸出。更優(yōu)選地，所述探頭安裝座上設(shè)有保持對(duì)應(yīng)的接收探頭位置固定的鎖緊部件，通過(guò)使探頭安裝座在弧形固定架上的滑動(dòng)改變相應(yīng)的接收探頭的天頂角，移動(dòng)到位后用鎖緊部件鎖緊，防止相應(yīng)的接收探頭晃動(dòng)。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(guò)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，所述第二透鏡組處設(shè)置有光圈。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(guò)支撐殼安裝在該光源搖桿上；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，光源搖桿上固定與導(dǎo)向槽配合的導(dǎo)向件。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。作為優(yōu)選，所述光源搖桿包括:與所述上支撐蓋板的頂面鉸接的固本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種植物葉片三維光分布的檢測(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(lái)自待測(cè)樣品的反射光和/或透射光的檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述試樣臺(tái)包括臺(tái)架以及設(shè)置在該臺(tái)架上用于承載待測(cè)樣品的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中部帶有透光區(qū)域；?所述檢測(cè)系統(tǒng)至少包括：?一位于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上方用于檢測(cè)待測(cè)樣品反射光的反射接收探頭；?一位于所述透光區(qū)域下方用于檢測(cè)待測(cè)樣品透射光的透射接收探頭。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜朋朋，方慧，胡令潮，何勇，張暢，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：