叶绿素仪测量原理

YLS-A叶绿素仪测量原理

仪器介绍
精准农业是现代农业的表征和发展趋势,作物生长状况的快速检测是实现精准农业的前提。在作物生态信息中,叶绿素不仅直接参与光合作用,其浓度还与作物体内的氮素含量密切相关，所以叶绿素含量是一项重要的作物生态指标。因此,如何快速、准确地检测叶绿素含量对实现作物的精细管理具有十分重要的意义。YLS-A叶绿素仪可以准确测量出植物叶片中叶绿素的相对含量，从而为合理、适当、及时施肥提供可靠的科学依据，广泛应用于农业生产和科学研究。
技术指标
1．测量范围           0.0-100 SPAD
2．测量面积           2mm*2mm
3．测量精度           ±1.0 SPAD单位以内 (室温下，SPAD值介乎0-50)
4．重复性             ±0.3 SPAD单位以内   (SPAD值介乎0-50)
5．测量时间间隔       小于3秒
6．数据存储介质       SD卡存储
7．数据存储容量       2GB
8．电源               4.2V可充电锂电池
9．电池容量           2000mah
10．重量              240g
11．外形尺寸          140×85×45mm(长×宽×高)
12．工作及存储环境    0℃-50℃；85%相对湿度
叶绿素仪测量原理
传统的叶绿素含量测定是通过化学方法实现的，不仅费时费力而且对作物有伤害。随着光谱技术的发展，应用光谱技术实现作物生长状况的快速、无损诊断已成为精准农业的研究热点。光谱技术是利用目标的光谱响应与波长之间的变化关系来描述光谱数据内蕴含的信息。作物的光谱特征是由生态特征引起的对光的吸收、透射和反射的变化，而作物的生态特征又相应反映了作物长势状况，因此可根据光谱的监测提取作物的生态信息。
基于光谱的作物生态信息检测的原理是作物生态信息的变化会影响作物叶片颜色、厚度及形态结构等方面的变化，从而导致光谱吸收、反射和透射特征的变化。如作物氮素营养的光谱监测是基于作物组织中的各种蛋白氮、氨基酸、叶绿体及其它氮素形态组分分子结构中的化学键在一定辐射水平（不同频率或波长）光能的照射下发生振动响应，从而引起对某些波长的光产生吸收和反射差异，形成不同的反射、吸收和透射光谱。对于叶绿素来讲，叶绿素光谱吸收规律为：吸收峰位于蓝光和红光光谱区域，吸收谷位于绿光光谱区域，在近红外光谱区域几乎不被吸收。光到达叶片后，一部分被叶绿素吸收，少量被反射，剩余部分穿透叶片。通过测量透过叶片的光的强度，进行A/D转换并进行微处理器进行处理，即可计算出叶片内叶绿素的相对含量。
结构特点
叶绿素测定仪主要由支撑机构、光源和检测装置构成。光源由发光管和透镜组成，检测装置主要有控制器和光强度传感器构成，支架完成整个系统和测定目标的固定。光源和控制器是整个系统的核心。控制系统主要完成光源发射控制、透射光强度检测及A/D转换等功能，并完成检测结果的显示。数据存储到SD卡上，利用USB口为仪器充电。
工作原理
两个LED光源发射两种光，一种是红光(650nm)，一种是红外光(940nm)，两种光穿透叶片，打到接收器上，光信号转换成模拟信号，模拟信号被放大器放大，由模拟/数字转换器转换成数字信号，数字信号被微处理器处理，计算出SPAD值并显示在液晶屏上。
（1）叶绿素仪测量值的校准与计算 两个LED次序发光，被接收的光转换成电信号，光强度的比率被用来计算。
（2）在压头夹住样品后，两个LED再次发光，通过叶片传输的光打到接收器上，被转换成电信号，传输光的强度比率被计算。
（3）步骤1和2的值用于计算SPAD测量值，即表示夹住的样品叶片当前叶绿素相对含量。
（4）测量出的叶绿素值与用SPAD-502Plus便携式叶绿素仪进行对比，并通过程序修正。终在叶绿素值在一定范围内与与SPAD-502Plus测量的数值达到*。