本发明专利技术涉及植物构件（１０）中含水量测量用的光电子装置以及实时估计和跟踪植被（１０）水化状态用的仪器。它们允许以一个时间间隔对同一材料进行反复的测量，而不会对其造成损害或破坏。该装置包括与测量外壳（２）相结合的光电子探测器（１），该探测器（１）包括：ｉ）第一光源（３），发射波长对应于水强吸收带的光；ｉｉ）可选地，第二光源（４），发射波长约在第一光源（３）附近并被水弱吸收的光；和ｉｉｉ）光接收器（５），其光谱响应对应于第一光源（３）和第二光源（４）的发送带，该装置包含以确定的频率调制光源（３，４）发射的平均光功率用的装置（１６）；和对光接收器（５）所接收的光进行同步检波用的装置（８）。该探测器（１）可由移动机构承载，后者包括两颚（２１，２２），样品无压力接触地夹在该两颚之间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及估计和跟随植被水化状态的领域，更具体地说，涉及以光电子技术测量植物样品水状态的方法。 它旨在提出一种可以测量植物的含水量而不对其造成损害或破坏用的光电子装 置，以及实时地估计和跟踪其水状态用的仪器。其目标同样在于提出一种使用所述装置和 所述仪器的方法，特别是实时地监测广阔的植被的水化状态用的方法。 植被的含水量在生理调节机理和环境因素结合的作用下变化。这些变化直接和逐 渐地对植物的生产水平和脆弱性施加影响。因而，掌握缺水的出现周期、强度和期限的知 识，为干旱时期对农作物的作用预先准备，或者进一步估计森林、丛林或荒地地区火灾的危 险，构成必不可少的步骤。此外，水化速率的测量是在预测方法中要考虑的重要参数，以便 在缺水未达到临界之前对灌溉作业进行自动控制，或者例如，为了以这种缺水报警的形式 发信号。当人们知道干旱是大量的森林火灾和农业生产巨大损失的基本原因时，便能权衡 这些预测的重要性。 人们利用了不同的直接或间接的检测和跟踪方法。人们知道基于诸如空气和地面 的温度、湿度、光线强度、降水或风等环境测量的外推值的传统的农业气象学传统的方法。 最近，为了地图绘制和农业监测的目的，开发了遥感技术。今天，由于人造卫星信息成像和 地理信息系统，这些技术提供快速而可靠地研究领土的可能性。但是，它们对该领土面积 给出总的评价，然而不提供允许考虑植物的性质、土壤的类型、地形的关键点。此外，还很 显然，在经济上只有在大规模，特别是为了达到领土整理的目标，展开这样的装置才是正当 的。 因而，广泛利用一些比较适合点测量和更专门的测量方法。可以列举基于植物叶 子电导测量的技术，诸如US 5 334 942或者FR 2 753 272。例如，FR 2 753272描述了一 种借助于包括连接至电子电路的两个电极的传感器的叶子上液体存在的传感器。人们还从 W083/02326知道一种利用从待测材料内部的光源发射红外辐射的反散射的方法。出版物 CA 960 308或JP 5 313 898描述通过微波吸收测量湿度的仪器。 在实验室中还使用一些光度方法。例如，JP2005 308 733描述一种评价水应力 (stress hydrique)的方法，它包括从叶子和白小板反射和吸收的光强度差出发计算光谱 反射率。人们提出了一些基于含水量对近红外的选择性吸收的解决方案。但是，为了获得 令人满意的信噪比和精度，它们需要实施准直光学组件和/或比较复杂的集成系统。 —般说来，所有这些方法都有设备易碎或者实施测量时显得笨重不太适合实现野 外测量的缺点。大部分都意味着每次测量都要破坏植物材料，这使之无法跟踪同质的材料， 另外，还要求在大自然中无法再现的可控照明环境中进行。 因而，为了保证农业和森林资源的有效和持久的管理，提出一种就地直接和瞬间 测量植被水化作用的系统，看来是一个重大的挑战。 本专利技术的目的是，提出一种对植物的水化速率进行直接的非破坏性和瞬间的测量 用的装置及使用此装置的方法。本专利技术的另一个目的在于，提供一种活体和就地测量的装 置，它不应该受到环境条件，特别是太阳光的影响。其目的还在于，提出一种允许连续地对植被水状态演变过程进行测量的跟踪方法。本专利技术的另一个目的是实时地获得关于一个或 几个可能彼此远离的确定的植被区域的信息。本专利技术的另一个目标是，提出一种方法，其中 测量是自动进行的，而且最好还对该装置和测量结果的处理进行控制。最后，该装置力求小 型、坚固，特别是能够面对不利的，甚至恶劣的气候条件，在能量和数据处理上有自主能力， 而且不太昂贵。 这些目标由于本专利技术的目标装置而得以实现，它包括集成的光学传感器，利用叶 子在红外介质中的光学特性，提供有关叶子样品水化作用水平的瞬间的和准确的定量信 息。事实上，透射光的部分与叶子中所含的水所吸收的部分相关，含水量越大，吸收部分就 越大，透射部分越小，于是，测量变量明显与叶子含水量相关。从一个或几个合理地固定在 自然空间中的遥控的传感器收集的这个信息，可以提供行为模型，并跟踪处于水约束中的 植被，以便建立快捷而实用的预测。另外，这样的一个系统允许考虑当地的物理和气象条 件。 于是，这带来对所识别的主要技术、运行和经济约束的有效响应。其新型特征带来 一种测量方法，它保证可以不受一般是不利的环境条件，诸如周围照度或温度的影响，并在 不破坏样品的情况下允许自动实现连续的测量。这还由于该装置是一个性能良好的、集成 的、小型化的和便携式的野外仪器，成本相对较低。这些特征的结合有助于使对一个现场的 样品进行连续测量成为可能，于是，开辟了一条从在现场固定安装并形成网络的一个或几 个仪器出发，在空间和时间上进行跟踪的途径。 所谓"植物构件"或"样品"，指的是植物的一部分，其含水量表征整个植物的水状 态，而且其厚度薄，适宜于进行光透射测量。 一般指的是叶子。监视一个栽种区域时，该植 物可能是培植品种，或者是野生品种，最常见的是为了防止火灾。该构件或样品最好具有持 久的特性，至少在监测期限内是如此。 更准确地说，本专利技术旨在提供一种植物构件在其自然环境中的水化速率的测定装 置，包括光电子探测器，所述光电子探测器与测量外壳相结合能够进行光透射系数的测量， 所述探测器包括 i)第一光源，所述第一光源在对应于水强吸收带的波长下发射光； ii)可选地，第二光源，所述第二光源在接近第一光源且水弱吸收的波长下发射光；和 iii)光接收器，其光谱响应对应于第一和第二光源的发射带， 其特点在于，所述测定装置包括以确定的频率对由所述光源发射的平均光功率进 行调制的装置，以及同步检波装置，所述同步检波装置对光接收器所接收的光进行同步检 波，使得透过植物构件并被光接收器接收的给出有用信息的光是由所述光源发射的光的交 变分量。 于是，该装置免除了环境光所产生的光电流的重大平均分量。太阳直接产生的或 者由漫射光产生的平均照度，和由地面和热材料发射黑体类型的光线，在光接收器上产生 一个非常强的光电流平均分量，它可能是光源所发出的103至104倍以上。按照本专利技术，只 有包含在透过该植物发射的光的交变分量中的有用信息，才被该光接收器接收并被测量回 路放大。 第二光源的使用是任意的，但能改善该测量。通过发射一个波长约等于第一光源波长，但水对其吸收弱的光，它允许设置一个与其含水量无关的植物构件透射率的值，并通 过比较得到仅仅含水量对透射率的贡献。 该测量外壳专门用来容纳信号处理的电子部件、至于探测器，除已经提到的光电 部件外，它还包括检测电子部件。这种分配并非总是硬性的，某些部件可以不在其中，构成 功能模块的电路和这些模块本身可以由本专业技术人员以不同的方法根据所接受的规格 设计和安排。 一般说来，传感器的体系结构按照自动或手动的运行模式、实施方式或按照加 入的功能可以有所不同。不同的实施方式可以在本专利技术的范围内从对于本领域技术人员显 而易见的方案出发构成。 该第一光源在对应于水强吸收带的光谱间隔中发射光。最好利用光谱中心在 1940nm的光源。同样可以使用中心在1450nm左右的光源，特别地对于含水量高的植物。作 为标定装置的非强制性地利用的第二光源，例如，其中心在1300nm上。对光源所发射的平 均光功率的调制是以一个确本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种植物构件（１０）在其自然环境中的水化速率的测定装置，包括光电子探测器（１），所述光电子探测器与测量外壳（２）相结合能够进行光透射系数的测量，所述探测器包括：ｉ）第一光源（３），所述第一光源在对应于水强吸收带的波长下发射光；ｉｉ）可选地，第二光源（４），所述第二光源在接近第一光源且水弱吸收的波长下发射光；和ｉｉｉ）光接收器（５），其光谱响应对应于第一和第二光源（３，４）的发射带，其特征在于，所述测定装置包括以确定的频率对由所述光源（３，４）发射的平均光功率进行调制的装置（６），以及同步检波装置（８），所述同步检波装置对光接收器所接收的光进行同步检波，使得透过植物构件（１０）并被光接收器（５）接收的给出有用信息的光是由所述光源（３，４）发射的光的交变分量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：JF盖尔蒂，M莱斯库雷，
申请(专利权)人：法国图卢兹第二大学，国立图卢兹综合理工学院INPT，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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