叶绿素含量测试仪实施方案及硬件选择

2015-03-27 09:32:40   来源:ck365   

关键字: 叶绿素  含量测试仪

一、项目概述

1.1 引言

光合作用是植物、藻类利用叶绿素,在可见光的照射下,将二氧化碳和水转化为有机物,并释放氧气的生化过程,其作为植物生长中能量转化的重要环节,直接反映出植物生长状况的好坏。叶绿素是光合作用中一类重要色素,在光合作用中,叶绿素吸收光的能量,并将能量用于合成碳水化合物。叶绿素有几个不同的类型,叶绿素a和b是主要的类型,见于高等植物及绿藻。叶绿素含量是衡量植物光合作用与生长状况的一项重要指标,其检测技术在农林业生产、研究等方面有着至关重要的意义。

1.2 项目背景/选题动机

叶绿素的相对含量,反映了植物真实的硝基需求量,从而了解土壤硝基的缺乏程度,指导合理施加氮肥,以此增加氮肥的利用率,并可防止施加过多的氮肥而使环境,特别是水源受到污染。目前,叶绿素含量的检测主要依靠光电叶绿素检测仪进行测定。叶绿素检测仪是以高灵敏度光电传感器为主要检测单元的智能化农林仪器,具有实时检测,携带方便,对被测物无伤害等优点,在生产实践中得到广泛应用。但此类仪器的主要生产国为日本、美国等,不仅价格昂贵,没有中文操作界面,而且功能单一,不利于在我国广大农林工作人员中推广。因此研制出适合于我国实际情况的价廉物美、简单实用的测量仪具有重要意义。

本文所设计的叶绿素光电检测仪,可以弥补国内相关仪器的空白,具有测量精确、操作简便、功能丰富、携带方便等优点,为广大农林工作者提供便利,也为科技服务“三农”做出自己的贡献。

二、需求分析

2.1 功能要求

本系统主要功能是实现植物叶片叶绿素含量的测量及测量结果的存储,检测仪还集成了实时时钟模块、数字温度计,可实现时间温度的显示,还可根据情况记录、打印相关数据,简化记录方式。

 

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图1 系统架构

2.2 性能要求

光电传感器对叶片叶绿素含量采集需要较高的ADC精度,对噪声干扰的消除能力强;考虑到环境的影响,因此需要温度传感器来测知环境温度和实时时钟提供时间信息供检测者实验参考;由于外部使用环境,需要设计的便携性,利于农林工作者随时随地采样数据;在满足要求条件下,控制成本为大面积推广提供条件。

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

本设计采用波长为红光区域(峰值波长650nm)和红外线区域(峰值波长940nm)的已知光源照射叶片,叶绿素对红光区域光强吸收较高且不受胡萝卜素影响, 对红外线区域光强的吸收极低。利用TI公司的OPT101单片光电二极管采样透射光数据,通过单片机对采样数据进行A / D处理,分析两种波长光的透射值,通过相应计算方式,即可得出叶片叶绿素含量相对值的测量结果。此设计采用先进的光电传感器,结合了生物、化学等知识,涉及多科学领域,涵盖知识面广。系统硬件结构框图如图2所示。

 

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图2 系统硬件结构框图

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0327/article_11186.html
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