Способ определения выполненности семян сельскохозяйственных культур и устройство для его осуществления

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции и семеноводстве зерновых, зернобобовых, крупяных и других культур для определения физических свойств зерна. Способ заключается в том, что коэффициент выполненности определяют из отношения периметра окружности заданного диаметра к периметру увеличенной проекции поперечного сечения семян по площади, равной площади окружности. Проекцию поперечного сечения семян получают использованием проекционного аппарата. Семена в аппарате располагают так, что их продольная ось параллельна главной оптической оси системы проекционного аппарата. Плоскость поперечного сечения семян должна быть при этом расположена между главным фокусом объектива и точкой, находящейся на дистанции двух фокусных расстояний от него. Увеличенное изображение зерна проецируют на светопроницаемый матовый экран с прорисованной на нем окружностью заданного диаметра. Обеспечивают равенство площадей окружности и проекции изменением масштаба последней. Устройство включает оптическую схему проектора с автоматической фокусировкой, вращающийся прозрачный диск с коническими ячейками для семян и светопроницаемый матовый экран. На экране прорисована окружность заданного диаметра. Требуемое положение диска обеспечивает фиксатор. Диск установлен в проекторе таким образом, чтобы продольные оси размещенных в ячейках диска семян были параллельны главной оптической оси системы. Плоскость поперечного сечения семян при этом должна быть расположена между главным фокусом объектива проектора и точкой, находящейся на дистанции двух фокусных расстояний. Использование изобретения позволит упростить процесс проведения экспериментальных исследований и повысить степень точности результативных оценок при определении показателя качества семян - выполненности. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в селекции и семеноводстве зерновых, зернобобовых, крупяных и других культур для определения физических свойств зерна.

Известен способ определения выполненности семян (см. "Методические указания по изучению физико-механических и биологических свойств семян тритикале". М.: Колос, 1984, с.11-13) [1], который заключается в нахождении коэффициента К выполненности семян из отношения площади S_c поперечного сечения каждого зерна в исследуемом образце к площади S_к круга, диаметр которого равен средней максимальной ширине семян исследуемого образца

Недостатками данного способа являются трудоемкость проведения исследований, применение множества специального оборудования (устройство для получения поперечных срезов семян, фотолаборатория, планиметр и др.), а также недостаточная точность получаемых результатов из-за неизбежно накапливающейся ошибки опыта при последовательном выполнении множества трудоемких операций и вследствие использования в формуле (1) для оценки выполненности индивидуального зерна значения площади круга, характеризующего среднюю ширину семян всего образца.

Известен способ оценки посевных качеств семян по авторскому свидетельству СССР №1667667, А01С 1/00, 1988 [2], при котором производится измерение длины, ширины, площади и периметра рентгенопрозрачных частей семян и расчет отношения квадрата периметра Р к площади S по формуле

К недостаткам данного способа следует отнести трудоемкость, многооперационность и длительность проведения эксперимента; необходимо применение сложного, дорогостоящего и небезопасного для здоровья персонала рентгеноскопического оборудования. Кроме того, абсолютные значения отношения (2) всегда больше единицы (по данным авторов - 1,31...69800), что логически не увязывается с существом широко используемого в практике понятия выполненности семян. Контур поперечного сечения зерна по своей форме лишь приближается к окружности, практически с ней не совпадая (за исключением семян правильной шарообразной формы). Следовательно, коэффициент выполненности должен быть меньше единицы.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому объекту является способ определения выполненности семян (Н.Н.Ульрих. "Научные основы очистки и сортирования семян". М.-Л., ВАСХНИЛ,1937, с.65) [3] с использованием коэффициента σ. Периметр поперечного сечения щуплого зерна всегда больше периметра выполненного при равной с ним площади. На основании этого коэффициент выполненности семян выражается отношением периметра поперечного сечения зерна к периметру окружности равной площади.

При этом, с целью нахождения коэффициента σ индивидуального зерна, поперечный разрез последнего увеличивают в 30...40 раз, с помощью микроскопа и рисовального прибора. Затем измеряют площадь S_з и периметр Р_з поперечного сечения зерна. Для этих целей используют планиметр и курвиметр. Принимая, что площадь S_окр некоторой окружности, с диаметром d_окр, равна площади S_з поперечного сечения зерна

периметр Р_окр окружности равной площади находят, как

Так как

то, с учетом равенства (3), формула (4) принимает вид

Отсюда коэффициент σ может быть найден из следующего отношения:

Недостатками данного способа являются трудоемкость проведения исследований и применение множества специального оборудования (устройства для получения поперечных срезов, микроскопа, рисовального прибора, курвиметра и планиметра). Кроме того, абсолютные значения коэффициента σ всегда больше единицы, а потому не соответствуют понятию "выполненность семян".

Известны проекционные устройства с автоматической фокусировкой для демонстрации на экране увеличенного изображения фотопленок, рисунков, чертежей и т.д. (Портативный фотоувеличитель с автоматической фокусировкой УПА-725. Руководство по эксплуатации.) [4].

В подобных устройствах смена и позиционирование объекта изображения выполняются с помощью кадрирующей рамки, расположенной между главным фокусом объектива и точкой, находящейся на дистанции двух фокусных расстояний от него. Предварительная наводка на резкость осуществляется вручную, установкой требуемого положения объектива, посредством вращения микрометрического винта. В дальнейшем при смещении корпуса проектора относительно экрана изменение фокусного расстояния выполняется автоматически с помощью связанных с объективом элементами кинематической схемы ролика или ползуна, перемещающихся в специальных направляющих штатива.

Задачей изобретения является создание простых и универсальных способа и оборудования, позволяющих упростить процесс проведения экспериментальных исследований и повысить степень точности результативных оценок при определении показателя качества семян, а именно их выполненности.

Для решения поставленной задачи в известном способе определения выполненности семян, заключающемся в вычислении коэффициента выполненности, согласно изобретению коэффициент выполненности находят из отношения периметра окружности заданного диаметра к периметру увеличенной проекции поперечного сечения семян. Проекцию поперечного сечения, по площади равной площади окружности, получают использованием проекционного аппарата. Семена в последнем располагают так, что продольная ось их параллельна главной оптической оси системы, а плоскость поперечного сечения расположена между главным фокусом объектива и точкой, находящейся на дистанции двух фокусных расстояний от него. Увеличенное изображение семян проецируется на светопроницаемый матовый экран, на котором прорисована окружность заданного диаметра. Равенство площадей окружности и проекции обеспечивают изменением масштаба последней.

Поставленная задача решается также благодаря тому, что устройство для определения выполненности семян сельскохозяйственных культур, содержащее оптическую схему проектора с автоматической фокусировкой, согласно изобретению дополнительно снабжено прозрачным вращающимся диском с конусными ячейками для семян, фиксатором, обеспечивающим требуемое положение диска, и светопроницаемым матовым экраном с прорисованной на нем окружностью заданного диаметра.

Суть предложенного способа представлена на чертежах, где на фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства для определения выполненности семян сельскохозяйственных культур; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - вид В на фиг.1; на фиг.5 - вид Г на фиг.1; на фиг.6 - сечение Д-Д на фиг.2; на фиг.7 - сечение Е-Е на фиг.3.

Устройство для определения выполненности семян состоит из подвижного корпуса 1, включающего источник света 2, рефлектор 3, конденсор 4, вращающийся прозрачный диск 5 с выполненными на нем конусными ячейками для семян 6, и шарикового фиксатора 7, качалку 8 с ползуном 9, опору 10 и подвижный корпус объектива 11.

В корпусе объектива 11 расположены две двояковыпуклые линзы 12, зафиксированные в рамке 13, а также винтовая 14 и зубчатая 15 передачи с маховиком 16. Корпус объектива 11 связан с качалкой 8 шатуном 17.

С помощью зубчатой реечной передачи 18, приводимой в движение штурвалом 19, корпус 1 устройства имеет возможность перемещаться относительно неподвижного штатива (не показан) и выполненного на нем направляющего паза 20.

Увеличенное изображение контура семени 6 проецируется на светопроницаемый матовый экран 21.

Предлагаемый способ определения выполненности семян сельскохозяйственных культур заключается в следующем.

Изучаемые семена помещают в конусные ячейки вращающегося прозрачного диска 5 так, чтобы продольные оси семян были параллельны главной оптической оси устройства. Затем подают напряжение к источнику света 2, лучи которого, отражаясь от рефлектора 3, с помощью конденсора 4 собираются на объективе 11. Объектив 11 направляет световые лучи на светопроницаемый экран 21 с прорисованной на нем окружностью заданного диаметра d_o. Диск 5 поворачивают до совмещения продольной оси какого-либо семени с оптической осью системы. Фиксированную установку диска 5 в этих положениях обеспечивает шариковый фиксатор 7. В этом случае на экран 21 проецируется увеличенное изображение семени 6. Так как семя 6 находится на определенном расстоянии от главного фокуса объектива 11, при наводке последнего на резкость на экране 21 наблюдают проекцию семени 6 в плоскости его поперечного сечения. С помощью зубчатой реечной передачи 18 и штурвала 19 изменяют дистанцию между объективом 11 проекционного устройства и экраном 21 так, чтобы масштаб проекции семени 6 обеспечивал равенство площадей проекции S_п и прорисованной на экране окружности S_o

При этом ползун 9, перемещаясь в направляющем пазу 20, автоматически фокусирует объектив 11.

Характерный для семян фасоли пример совмещения и уравнивания площадей проекции семени 6 и прорисованной на экране окружности показан на фиг.5.

Так как площади сравниваемых плоских фигур равны, выполненность ψ семян можно найти из следующего отношения:

где Р_о=πd_o - постоянная заданная величина (const);

Р_п - периметр проекции семени 6, определяемый с помощью курвиметра непосредственно на экране 21.

Из формулы (9) следует, что, так как периметр Р_п проекции семян всегда больше периметра Р_о окружности равной площади, то численное значение коэффициента выполненности ψ будет находиться в пределах

что и предусматривается понятием "выполненность семян".

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для определения выполненности семян сельскохозяйственных культур имеют следующие преимущества перед известными способом и оборудованием:

- повышается производительность экспериментальных исследований благодаря исключению операций по выполнению поперечных срезов изучаемых семян, прорисовке или печати фотографий их увеличенных изображений, нахождению площадей последних и вычислению периметров окружностей равных площадей для каждого индивидуального семени;

- исключается необходимость применения устройства для обеспечения поперечных срезов, микроскопа, рисовального прибора, планиметра, фотолаборатории, а также сложного и дорогостоящего рентгеноскопического оборудования;

- способ вычисления коэффициента выполненности позволяет получить его численные значения в пределах 0...1, что логически соответствует понятию "выполненность семян";

- не требуется разрушения ценного селекционного материала при изучении физико-механических свойств семян.

Предлагаемые способ и устройство могут успешно использоваться для оценки выполненности семян сельскохозяйственных культур в лабораториях любого этапа селекционно-семеноводческих работ.

1. Способ определения выполненности семян сельскохозяйственных культур, заключающийся в вычислении коэффициента выполненности, отличающийся тем, что коэффициент выполненности определяют из отношения периметра окружности заданного диаметра к периметру увеличенной проекции поперечного сечения семян по площади, равной площади окружности, при этом проекцию поперечного сечения семян получают использованием проекционного аппарата, в котором семена располагают так, что их продольная ось параллельна главной оптической оси системы проекционного аппарата, а плоскость поперечного сечения семян расположена между главным фокусом объектива и точкой, находящейся на дистанции двух фокусных расстояний от него, причем увеличенное изображение семян проецируют на светопроницаемый матовый экран с прорисованной на нем окружностью заданного диаметра, обеспечивая равенство площадей окружности и проекции изменением масштаба последней.

2. Устройство для определения выполненности семян сельскохозяйственных культур, включающее оптическую схему проектора с автоматической фокусировкой, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вращающимся прозрачным диском с коническими ячейками для семян, фиксатором, обеспечивающим требуемое положение диска, и светопроницаемым матовым экраном, с прорисованной на нем окружностью заданного диаметра, при этом диск установлен в проекторе таким образом, чтобы продольные оси размещенных в ячейках диска семян были параллельны главной оптической оси системы, а плоскость поперечного сечения семян была расположена между главным фокусом объектива проектора и точкой, находящейся на дистанции двух фокусных расстояний.