Способ измерения высоты растительного покрова и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК A01G7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам и устройствам для измерения высоты растительного покрова.

Цель изобретения - повышение производительности труда при измерениях высоты растительного покрова.

На чертеже изображена схема устройства для реализации способа измерения высоты растительного покрова.

Сущность способа измерения высоты растительного покрова заключается в том, что при перемещении датчика расстояния по вертикальной стойке сигналы фотоприемником изменяются пропорционально спектральной яркости растительного покрова в горизонтальной плоскости. Отнощение сигнала в инфракрасном диапазоне к сигналу в красном диапазоне изменяется от нуля (датчик расстояния находится над посевом) до Омакс (плоскость максимальной плотности растительного покрова). В промежутке от нуля до Умакс находится сигнал Unop, соответствующий средней высоте растительного покрова (называемой в дальнейшем пороговым). Для определения порогового уровня сигнала датчика расстояния прибора Unop, соответствующего средней высоте растительного покрова ho, проводят градуировочные измерения: измеряют мерной линейкой высоту растений в зоне чувствительности прибора (в круге диаметром d), затем датчик расстояния устанавливают на высоте ho, соответствующей среднему значению измеренных высот, и фиксируют пороговый уровень сигнала Unop. При измерении посевов с отличной от существующих при гра- дуировочных измерениях густотой пороговый уровень сигнала Определяют как

LJnop i LjMaKc,

где имакс - сигнал, соответствующий максимальной плотности растительного покрова в горизонтальной плоскости посева с густотой, отличной от градуировочных измерений;

К - коэффициент, установленный по градуировочным измерениям,

равный Unop/имакс.

Градуировочные измерения производят для различающихся по строению типов растительного покрова и фаз их развития.

Диаметр d ограничивает размер круга, за которь м растения вызывают изменение сигнала не более чем на 5%. Поскольку соотношение Ьо/Ьмакс присуще более ограниченной выборке, можно с целью уменьшения количества измерений линейкой ограничить диаметр do калибровочным кольцом с диффузно-отражающим покрытием, массовые измерения высоты растительного покрова заключаются в определении положения ho по уровню сигнала U.p, найденного при градуировочных измерениях.

Устройство для измерения высоты растительного покрова имеет подвижный датчик расстояния, который содержит источник 2 излучения, фотоприемник 3, фрикцион 4, внешнюю трубу 5 с фланцем, внутреннюю трубу 6 с двумя фланцами, при- че.м трубы расположены соосно, фотоприемники- 7 и 8 со светофильтрами 9 и 10, соответственно ограничивающими чувствительность в красном и инфракрасном диапазоне. Фотоприемники 7 и 8 установлены за диаметрально расположенными выходными отверстиями 11, замкнутой рассеивающей полости 12. Последняя образована внутренней поверхностью внешней трубы 5, внеш5 ней поверхностью внутренней трубы 6 и двумя ее фланцами, которые имеют диффузно- отражающее покрытие (поверхности а). Входное отверстие 13 замкнутой рассеивающей полости 12 выполнено в виде круговой,щели и образовано фланцами труб 5 и 6.

Подвижный датчик 1 расстояния устанавливается на стойке 14 с отверстиями, которая проходит через внутреннюю трубу 6, причем источник 2 излучения и фотоприемник 3 расположены по разные сто-.

5 РОНЫ стойки 14, направлены навстречу друг другу через отверстия в стойке 14.

Фотоприемник 3 соединен с формирователем 15 импульсов, который подключен к счетчику 16 .импульсов, запускаемый сигналом с компаратора 17 при совпадении

0 потенциалов от потенциометра 18 и сумматора 19, входы которого соединены с фотоприемниками 7 и 8 через логарифмические усилители 20. Выход счетчика 16 импульсов соединен с индикатором 21. В комплект устройства входит калибровочное коль5 цо 22, имею1цее на внутренней поверхности диффузно-отражающее покрытие.

Электронные блоки устройства: логарифмические усилители 20, сумматор 19, компаратор 17, фор.мирователь 15, счетчик 16 импульсов, индикатор 21 и потенциометр 18, объединены конструктивно в блок 23 управления.

Устройство работает следующ -:м образом.

Датчик 1 расстояния вырабатывает два

5 сигнала. Первый сигнал - в виде импульсов, которые формируются при перемещении его вдоль стойки 14 модуляцией подающего на фотоприемник 3 потока излучения от источника 2 излучения отверстиями стойки 14. Второй сигнал песет инфор0 мацию о плотности растительного покрова по ве.личине светового потока, падаю- илего через входную щель в рассеивающую цилиндрическую полость. Интенсивность -поступающего в полость светового потока измеряется двумя фотоприемника5 ми 7 и 8, чувствительными з красном и инфракрасном диапазоне. Сигналы фотоприемников 7 и 8 усиливаются логариф.ми- ческими усилителями 20 и поступают на сум0

матор 19. Если величина сигнала, поступающего с сумматора 19, больше потенциала Unop, устанавливаемого потенциометром 18, то сигнал, снимаемый с компаратора 17, больше нуля и он включает счетчик 16 импульсов. Количество импульсов соответствует пройденному расстоянию в сантиметрах, эта величина индицирует индикатором 21. Расстояние, найденное датчиком 1 расстояния, между точкой ho на вертикальной стойке 14, соответствующей потенциалу Unop, установленному по градуи- ровочным измерениям, и повер.хностью земли равно высоте растительного покрова. Датчик 1 расстояния перемещается вниз по стойке 14 под действием силы земного притяжения. Скорость падения регулируется фрикционом 4.

Формула изобретения

. Способ из.мерения высоты растительного покрова, заключающийся в том, что датчик расстояния с источником и приемником -излучения погружают в растительный покров до поверхности почвы, при это.м момент входа датчика расстояния в растительный покров регистрируют по уменьшению интенсивности излучения и определяют высоту растительного покрова, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, датчик расстояния включают фотометром, которым из.мерягэт спектральную яркость в горизонтальной плоскости в двух участках спектра - красном и инфракрасном, при этом сигнал на включение датчика расстояния фотометр выдает при достижении в не.м порогового си1 - нала Unop величины

LJnop LJwaKC Ix,

где К - коэффициент, определяемый по результатам градуировочных измерений как отношение величины сигнала для средней высоты растений к .максимальной величине сигнала, соответствующего данному конкретному типу и густоте растений; UMOKC -максимальный сигнал для произвольной густоты растений.

2. Устройство для измерения высоты растительного покрова, содержащее вертикальную стойку, установленный с возмож0

костью перемещения по стоике датчик расстояния с из. 1 чатСоТем и приемнико.м излучения, механизм стабилизации скорости перемещения датчика расстояния и блок управления, отличающееся те.м, что, вертикальная стойка с 1абжена выполненными на равном расстоянии дру| от друга сквозными отверстиями, а излучатель и приемник излучения установлены по разные стоQ РОНЫ стойки соосно между собой и упомянутыми отверстиями, датчик расстояния снабжен рассеивающей за.мкнутой цилиндрической полостью, образованной внешней поверхностью внутренней трубы с фланцами, установленной с в- хзможкостью перемещения

по вертикальной стойке, и внутренней поверхностью -внешней трубы с фланцем, которая закреплена соосно на внутренней трубе на расстоянии не более высоты рассеивающей полости от последней, при этом в наружной стенке рассеивающей полости выполнены диa eтpaльнo противоположно расположенные BbixozuHbie отверстия, в одном из которых установлен фотоприемник красного участка спектра, а в друго.м - фотоприемник инфракрасного участка спектра,

5 причем оба фотоприемника с .внешней стороны закрыты непрозрачными для данного участка спектра светофильтрами, при этом входное отверстие рассеивающей полости, образованное фла. ца.ми внутренней и наружной труб, выполнено в виде круглой щели

0 таким образом, чтобы угол приема потока излучения не превышал пяти градусов, блок управления устройством, в свою очередь, снабжен двумя логарифмическими усилите- . гями, компарагоро.м, сумматором, фор.миро- вателсм и счетчиком импульсов, индикато5 ром и потенциометром установки порогового напряжения, при этом фотоприемники в красном и и нфракрасно.м участках спектра соединены через соответствующие логарифмические усилители с входами сумматора, выход которого связан с первым входо.м компаратора, выход которого, в свою очередь, соединен с первым входом счетчика и.мпульсов, одновременно второй вход компаратора связан с потенциометром установки порогового напряжения, а второй вход

с счетчика импульсов через фор.мирователь импульсов - с приемником излучения, причем выход счетчика импульсов соединен с индикатором.

0

Датчик расстояния (ДР) с источником и приемником излучения погружают с постоянной скоростью в растительньЕЙ покров до поверхности ночвы. Измеряют время от момента входа ДР в растительный покров до .момента касания им почвы. ДР включают фотометром. Фотометром измеряют спектральную яркость в горизонтальной плоскости в двух участках спектра - красном и инфракрасном. Сигнал на включение ДР фотометр выдает при достижении на его выходе порогового сигнала (Unof) величины ииаксК, где К определяют по результатам градуировочных измерений как отношение величины сигнала S г 5 2 для средней высоты растении к максимальной величине сигнала, соответствующего данному конкретному типу и густоте растений; UvaKc - максимальный сигнал для произвольной густоты растений. Устройство для измерения высоты растительного покрова содержит вертикальную стойку 14 с пе- ре.мешающимся по ней ДР1. Вертикальная стойка 14 снабжена выполненными на равном расстоянии друг от друга сквозными отверстиями. Излучатель 2 и фотоприемник 3 излучения установлены по разные стороны стойки 14 соосно между собой и с упо- .мянутыми отверстиями. ДР1 снабжен рассеи- ваюп.1,ей замкнутой цилиндрической полостью 12. В наружной стенке рассеивающей полости 12 установлены фотоприемники 7 и 8 красного и инфракрасного участков спектра. Входное отверстие рассеивающей полости 12 образовано фланцами внутренней 6 и внешней 5 труб. Оно выполнено в виде круговой щели, обеспечивающей угол приема потока излучения не более пяти градусов. ДР1 перемещается по стойке 14 с постоянной скоростью. При входе в растительный покров он автоматически включается фотометром. Фотометр образован фотоприемниками 7 и 8 и рассеивающей полостью 12. Индикатор 21 блока 23 управления фиксирует высоту измеряемого растительного покрова. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (С (Л 00 со 00