Двухканальный биометрический фотометр

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО-{ИХ РЕСПУБЛИН

01 S 1 44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«а «

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3574703/24 — 25 (22) 06.04.83 (46) 07.03,85. Бюл. М 9 (72) А.Ф. Конов (71) Всесоюзньп» научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии (53) 621.381(088.8) (56) 1. Патент США Н 3821550, кл. 250-226, опублик. 1974.

2. Конов А.Ф. и др. Биометрический полевой фотометр. — Труды 1! .?Г!.

М., Гидрометеоиздат, вып. 12(90), 1979, с. 117-122 (прототип). (54) (57) L(BYXKAHAJIbttbtit БИОГ!Бт! !1!ЕС:—

КИЙ ФОТОГ!ЕТР, содержащий два фотоприемных устройства, оптически связанные с общей оптической системой, и блок деления, выход которого соединен с регистратором, причем каж—

ÄÄSUÄÄ 1143991 дое фотоприемное устройство состоит из фотоприемника с соответствующим светофильтром, подключенного к входу усилителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два масштабных усилителя, дополн »тельная 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 .масштабньп» усилитель соединены с соответствующим входом блока деле" ния.

1143991

f0

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 фотосигначла 1).

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 фотоприемных устройства, оптически связанные с общей оптической системой, и блок деления, выход которого соединен с регистратором, причем каждое фото.приемное устройство состоит из фотоприемника с соответствующим светофильтром подключенного к икону усилителя 2).

Недостатком известного фотометра является то, что измерение падающего и отраженного световых потоков, по отношению которых оценивается состояние растительного покрова, производится неодновременно, так как фотоприемные 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,,и блок деления, выход которого соединен с регистратором, причем каждое фотоприемное устройство состоит из фотоприемника с соответствующим светофильтром, подключенного к входу усилителя, введены два масштабйых усилителя, дополнительная оптическая система, два фоторезистора со светофильтрами и рассеивающее молочное стекло, установленное перед дополнительной оптической системой, два оптическнх 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 фо1одиодами 5, Подобные светофильтры установлены перед фоторезисторами 6, причем фотодиоды подключены к входу усилителей 7, а фоторезисторы — в цепи обратных связей усилителей 7. Масштабные усилители 8 включены 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 lf и 13, с помощью светофильтров 3 и 4 вьtделяются два участка спектра. Отфильтрованные световые потоки посту1143991

Ф2

aP CP ° Ф;

Составитель А. Чурбаков

Редактор Т. Кугрышева Техред С.йовжий

Корректор И. Эрдейи

Заказ 895/34 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал П11П "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пают на фотоприемные устройства 1 и 2,.где с помощью фотодиодов 5, фоторезисторов 6 и усилителей 7 преобразуются в электрические сигналы.

Далее сигналы по каждому каналу поступают через масштабные усилители

8 на блок 9 деления, где происходит их деление, а затем рвзультат этого деления фиксируется регистратором !О.

Величина электрического сигнала,10 на выходе фотоприемного устройства каждого канала пропорциональна отношению падающего к световому потоку в данных участках спектра, т.е. пропорциональна спектральному коэф- f5 фициенту яркости.

Поскольку чувствительность фотодиодов и фотореэисторов различна, сигналы с помощью масштабных усилителей приводят к соответствиюмежду 20 долей отраженной энергии и величиной электрического сигнала, например, 25 соответствуют 2,5 В.

Для введения данного масштаба в поле зрения прибора при естествен- 25 ном освещении устанавливается эталонная поверхность с известными спектральными коэффициентами яркости. После введения масштаба заканчивается стадия настройки, и прибор gp готов к работе.

При ориентировании прибора на объект контроля регистратор фиксирует сигнал, пропорциональный отношению где Ф, Ф и Ф, Ф вЂ” соответственно падающие и отраженные световые потоки.

Величина К„ имеет эмпирическую связь с параметрами растительного покрова. С помощью предлагаемого фотометра можно непрерывно вести измерение величины К„ . При этом частотные характеристики прибора ограничиваются частотными характеристиками фотодиодов и фотореэисторов, которые значительно превышают частоты возможного изменения величины

К„ при зондировании с самолета.

Двухканальный биометрический фотометр позволяет определить растительную массу, например, пшеницы в различные фазы развития от 100 до

30000 кг/га в условиях освещенности

5000-70000 люкс.

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