Двухканальный биометрический фотометр Советский патент 1985 года по МПК G01J1/44 

,

изобретение относится к области спектрофотометрии, фотометрии и может быть использовано в сельском хозяйстве для дистанционной оценки состояния растительного покрова сельскохозяйственных культур при химической обработке или прореживании.

Известны различные устройства для определения растительности на фоне почвы, содержащие фотоприемный блок и блок обработки фотосигнйла

Недостаток этих устройств заключается в том, что с их помощью можно определить только наличие живой растительности и нет возможности получить количественную характеристику растительного покрова, например, биомассу листовой поверхности или плотность растительности на еди|Ницу площади.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двухканальный биометрический фотометр, содержащий два фотоприемньгх устройства, оптически связанные с общей оптической системой, и блок деления, выход которого соединен с регистратором, причем каждое фотоприемное устройство состоит из фотоприемника с соответствующим светофильтром, подключенного к входу усилителя 1.2,

Недостатком известного фотометра является то, что измерение падающег и отраженного световых потоков, по отношению которых оценивается состояние растительного покрова, производится неодновременно, так как фотопрйемные устройства преобразуют световую энергию либо только от объекта контроля, либо только от небосвода, иными словами, фотоприемники могут быть ориентированы или на объект или на небосвод. Это обстоятельство приводит к временному сдвигу между измерением сигнала от объекта, и от небесной полусферы.

При дистанционном зондировании сельскохозяйственных культур с самолета, например, при авиационно-химической обработке растений, пространственное изменение освещенности может изменяться очень существенно, что приводит к дополнительной ошибке, а следовательно, влияет на точность оценки состояния растительного покрова.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в двухканальный биометрический фотометр, содержащий два фотоприемных устройства, оптически связанные с оптической системой, 1И блок деления, выход которого соединен с: регистратором, причем каждое фотоприемное устройство состоит из фотоприемника с соответствующим светофильтром, подключенного к входу усилителя, введены два масштабных усилителя, дополнительная

оптическая система, два фоторезистора со светофильтрами и рассеивающее молочное стекло, установленное перед дополнительной оптической системой, два оптических выхода которой

расположены перед соответствующими фоторезисторами со светофильтрами, причем фоторезисторы включены в цепи обратных связей усилителей фотоприемных устройств, выходы которых

через соответствующий масштабный усилитель соединены с соответствующим входом блока деления.

На чертеже представлена структурная схема двухканального биометрического фотометра.

Фотометр состоит из двух фотоприемных устройств 1 и 2, содержащих красный 3 и инфракрасный 4 интерференционные светофильтры, установленные соответственно перед фотоприемниками, например фоФодиодами 5. Подобные светофильтры установлены перед фоторезисторами 6, причем фотодиоды подключены к входу усилителей 7, а фоторезисторы - в цепи обратных связей усилителей 7. Маси1табные усилители 8 вклйчены между усилителями 7 и блоком 9.деления, выход которого подсоединен к регистратору 10. Между объектом контроля и входом на фотодиоды расположена оптическая система 11, а между небесной полусферой и входом на фоторезисторы расположены молочное стекло 12 и дополнительная оптическая система 13.

Двухканальный биометрический фотометр работает следующим образом.

В падающем и отраженном световых потоках, проходящих соответственно через оптические системы 11 и 13, с помощью светофильтров 3 и 4 выде.пяются два участка спектра. Отфильтрованные световые потоки посту3

пают на фотоприемные устройства 1 и 2, где с помощью фотодиодов 5, фоторезисторов 6 и усилителей 7 преобразуются S электрические сигналы. Далее сигналы по каждому каналу поступают через масштабные усилители 8 на блок 9 деления, где происходит их деление, а затем результат этого деления фиксируется регистратором 1

Величина электрического сигнала на выходе фотоприемного устройства каждого канала пропорциональна отношению падающего к световому потоку в данных участках спектра, т.е. пропорциональна спектральному коэффициенту яркости.

Поскольку чувствительность фотоДиодов и фоторезисторов различна, сигналы с помощью масштабных усилителей приводят к соответствию между долей отраженной энергии и величиной электрического сигнала, например, 25% соответствуют 2,5 В.

Для введения данного масштаба в поле зрения прибора при естественном освещении устанавливается эталонная поверхность с известньми спектральными коэффициентами яркости. После введения масштаба заканчивается стадия настройки, и прибор готов к работе.

При ориентировании прибора на объект контроля регистратор фикси1439914

рует сигнал, пропорциональный отношению

ф2.ф.

где Ф, Ф и Фд,

Ф - соответственно падающие и отраженные световые потоки.

Величина К„р имеет эмпирическую связь с параметрами растительного покрова. С помощью предлагаемого фотометра можно непрерывно вести измерение величины Kj, . При этом час тотные характеристики прибора ограничиваются частотными характеристиками фотодиодов и фоторезисторов, которые значительно превышают частоты возможного изменения величины К„р при зондировании с самолета.

Двухканальный биометрический фотометр позволяет определить растительную массу, например, шпениць в различные фазы развития от 100 до 30000 кг/га в условиях освещенности 5000-70000 люкс.

Конструкция прибора, предусматривающая возможность одновременно измерять падающие и отраженные потоки, исключает необходимость опрокидывания фотоприемников, что приводит к повьш1ению точности измерения.

ДВУХКАНАЛЬПЫЙ БИОМКТРИЧГХ:КИЙ ФОТОМЕТР, содержащий два фотоприемных устройства, оптически связанные с обп}ей оптической системой, и блок деления, выход которого соединен с регистратором, причем каждое фотоприемное устройство состоит из фотоприемника с соответствующим светофильтром, подключенного к вхо}1У усилителя, отличаюиийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два масштабных усилителя, дополнительная оптическая система, два фоторезистора со светофильтрами и рассеивающее молочное стекло, установленное перед дополнительной оптической системой, два оптических выхода которой расположены перед соответствующими фоторезисторами со светоО S фильтрами, причем фоторезисторы включены в цепи обратных связей уси(Л лителей фотоприемных устройств, выходы которых через соответствующий масштабньцЧ усилитель соединены с соответствующим входом блокаделения . 4 СО СО CD