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一种针形植被叶片反射光谱测量仪器及测量方法

发明公布  在审
申请(专利)号:CN201811500822.0国省代码:辽宁 21
申请(专利权)人:大连海洋大学
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摘要:
本发明涉及用于辅助光纤线缆瞄准针形叶片从而获取光谱信息的仪器测量技术,具体提供了一种针形植被叶片反射光谱测量仪器,包括支架,还包括:通过转动来改变探测角度且转动中心与载物台等高的旋转粗臂,旋转粗臂的下端与支架上端转动连接,旋转粗臂以自身为半径,转动中心为圆心,沿半圆弧线运动;另一发明为针形植被叶片反射光谱探测方法,包括转动旋转粗臂以自身为半径,转动中心为圆心,沿半圆弧线运动来改变探测角度的工序;本测量仪器可根据目标物大小与光纤视场角相结合,准确调整探头与目标物的距离、角度并固定,从而大大节省人力物力;可以轻松观测小目标物上面,侧面各个角度提取所需信息。

主权项:
1.一种针形植被叶片反射光谱测量仪器,包括支架,其特征在于,还包括:通过转动来改变探测角度且转动中心与载物台等高的旋转粗臂,所述旋转粗臂的下端与支架上端转动连接,所述旋转粗臂以自身为半径,转动中心为圆心,沿半圆弧线运动。


说明书

一种针形植被叶片反射光谱测量仪器及测量方法

技术领域

本发明涉及用于辅助光纤线缆瞄准小目标物(针形叶片)从而获取光谱信息的仪
器测量技术。

背景技术

地物光谱仪是用来测量辐射能量(辐射亮度和辐射照度)的仪器,可用于测量目标
的反射率、透射率、辐射亮度或辐射照度等许多领域,它可采用光纤线缆,配合手枪式把手,
进行室内室外的目标辐射采集,即将光纤线缆瞄准样品,借助环境的光源来采集光谱,适用
于多种镜头,特别是结合叶片夹和植物探头,可以探测阔叶叶片的光谱数据,随着遥感技术
的发展,在探测目标物时,常需要从目标物不同方向,不同位置获取数据,现有设备若想达
到这一目的,需要繁琐的改变仪器的方位或多个传感器一同测量。

现有技术的存在如下缺陷和不足:1)叶片夹和植被探头的尺寸决定了所测对象的
叶片尺寸较大,而对于例如松针叶片、盐地碱蓬叶片等短而细长的针形植被叶片的光谱测
量还比较困难;2)随着多角度遥感的发展,传感器探测角度也成为重要的探测参数,为更好
的获得目标信息提供基础数据,但目前的仪器配件对于准确获得该参数还有一定距离;3)
探测目标较小时,在现有仪器配置情况下,不易寻找较好的探测角度和根本无法调整角度,
调整仪器时非常不便,在调整探测距离时,要求探测距离足够近且能保持稳定,但由于目标
物宽度较小,实际操作中不好准确把握测量和调整,在调整探测距离时非常不便,现有设备
中也没有利用掌握的探测光纤与目标物的距离,探测角度等数据来探测小目标物的先例。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种针对针形叶片的测量仪器以及测量方法,

本发明为针形植被叶片反射光谱测量仪器,包括支架,其特征在于,还包括:通过
转动来改变探测角度且转动中心与载物台等高的旋转粗臂,所述旋转粗臂的下端与支架上
端转动连接,所述旋转粗臂以自身为半径,转动中心为圆心,沿半圆弧线运动。

优选地,所述支架的上端设有卡在旋转粗臂前后面的夹臂,所述旋转粗臂正反面
在转轴上方水平设置有螺杆,所述夹臂上对应设有弧形的滑孔,该滑孔中心到转轴中心的
距离相同,所述螺杆长度大于滑孔到旋转粗臂的距离并跟随旋转粗臂转动沿滑孔内滑动,
所述螺杆上设有能旋转抵触或脱离抵触该夹臂外侧面的旋钮螺母。

优选地,所述滑孔一侧或双侧设有刻度尺,所述螺杆上设有垂直于该刻度尺的指
示线。

进一步的,测量仪器还包括:调节臂、传动组件、升降细臂和探测组件,所述调节臂
上分别设有与旋转粗臂和升降细臂配合的大小通孔,所述调节臂在大通孔的周围还设有粗
旋钮、小通孔的周围设有细旋钮,所述粗旋钮和细旋钮通过传动组件与旋转粗臂和升降细
臂连接,所述粗旋钮和细旋钮顺时针或逆时针转动带动旋转粗臂和升降细臂沿大小通孔独
立升降,所述探测组件与升降细臂连接。

优选地,所述传动结构包括:大、小齿轮和竖直设置在旋转粗臂和升降细臂上的
大、小齿槽条,该大、小齿轮设置在所述大、小通孔内由粗细旋钮带动同步旋转,所述大、小
齿轮与大、小齿槽条啮合传动。

优选地,所述探测组件包括:探测臂和探头,该探测臂与所述升降细臂连接,所述
探头安装在探测臂上,所述探头的端部还设有灯架和照明灯,所述照明灯设置在灯架周围
且能转动调节照明角度。

优选地,所述调节臂的横截面为L形。

优选地,所述载物台能水平转动。

另一发明为针形植被叶片反射光谱探测方法,使针形植被叶片样品置于载物台
上,利用光纤线缆瞄准样品,借助环境的光源来采集光谱,其特征在于,包括:

转动旋转粗臂以自身为半径,转动中心为圆心,沿半圆弧线运动来改变探测角度
的工序。

进一步的,探测方法还包括:

通过转动所述粗旋钮使调节臂在旋转粗臂上沿探测方向上下大范围移动同时带
动探测臂与升降细臂大范围移动的工序;和

通过旋转细旋钮使升降细臂只带动探测臂沿探测方向上下小范围移动的工序。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

本测量仪器可根据目标物大小与光纤视场角相结合,准确调整探头与目标物的距
离、角度并固定,从而大大节省人力物力;另外针对针形叶片的生物形态采用环绕小目标物
沿弧线旋转的观测方式,可以轻松观测小目标物上面,侧面各个角度提取所需信息。

附图说明

图1是测量仪器立体结构图;

图2是测量仪器侧视图;

图3是测量仪器俯视图;

图4是测量仪器正视图;

图5是螺杆、旋钮螺母和滑孔示意图;

图6是传动结构示意图;

图7是探测组件的接线示意图;

图8是灯架和照明灯结构示意图。

说明书中的附图标记如下:

1 旋转粗臂

1-1 螺杆

1-2 旋钮螺母

2 支架

2-1 夹臂

2-1-1 滑孔

3 粗旋钮

4 细旋钮

5 升降细臂

6 调节臂

6-1 大、小通孔

7 探测臂

8 大、小齿轮

9 大、小齿槽条

10 底座

11 载物台

12 探头

13 灯架

14 照明灯

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合
附图及实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅
用以解释本发明,并不用于限定本发明。

目前的实验室设备,在进行室内的地物光谱信息测量时,一般是利用三脚架,手枪
式把手等辅助仪器,从距离目标物较远处测量数据,这样在对较小目标物进行测量时,操作
极其繁琐、复杂,同时,人为的调整移动测量,误差相对较大、不稳定。

本发明是用于辅助光纤线缆瞄准小目标物(针形叶片)从而获取光谱信息的仪器。
针对如何对盐地碱蓬这类针形叶片目标物进行探测的问题,采用“固定转心的旋转粗臂1”
来实现,如图1-4,具体设计是将旋转粗臂1的下端与支架2上端转动连接,载物台11和支架2
均设置在底座10上,以旋转粗臂1为半径,转心为圆心,沿半圆弧线运动,通过转动旋转粗臂
1来改变探测光纤的探测角度,来实现对小目标物不同角度的探测。

作为旋转侧臂和支架转动结构的一种优选,如图5所示,增设了夹臂2-1、螺杆1-1
和旋钮螺母1-2,来调整转动的精确度和确保旋转粗臂1和支架2之间的紧固作用,具体方案
为支架2的上端设有卡在旋转粗臂1前后面的夹臂2-1,旋转粗臂1正反面在转动中心上方水
平设置有螺杆1-1,夹臂2-1上对应设有弧形的滑孔2-1-1,该滑孔2-1-1中心到转动中心的
距离相同,螺杆1-1长度大于滑孔2-1-1到旋转粗臂1的距离并跟随旋转粗臂1转动沿滑孔2-
1-1内滑动,螺杆1-1上设有能旋转抵触或脱离抵触该夹臂2-1外侧面的旋钮螺母1-2。

作为一种优选,如图5所示,滑孔2-1-1一侧或双侧设有刻度尺,进而方便精度旋转
调节,螺杆1-1上设有垂直于该刻度尺的指示线。

针对探测光纤在探测小目标物时不易调整与目标距离的问题,利用粗、细旋钮3、4
改变旋转粗臂1和升降细臂5升降从而带动探测臂7在探测方向的运动,改变探测距离,如图
6所示,具体设计是将旋转粗臂1、升降细臂5对应安装在调节臂6的大小通孔6-1内,大、小齿
轮8设置在大、小通孔6-1内由粗细旋钮3、4带动同步旋转,大、小齿轮8与大、小齿槽条9啮合
传动,大、小齿槽条9竖直设置在旋转粗臂1和升降细臂5上,转动粗旋钮3时,调节臂6本身在
旋转粗臂1上沿探测方向上下移动同时带动探测臂7与升降细臂5的移动;旋转细旋钮4时,
升降细臂5只带动探测臂7沿探测方向上下移动,粗旋钮3的直径更大,用于调节臂6沿旋转
粗臂1大范围移动,粗略的改变探测光纤与标本的距离;细旋钮4的直径更小,用于升降细臂
5向小目标物小范围移动,根据实际需要来较精准的得到所需的探测距离,旋转粗臂1以及
升降细臂5上的还可以设置刻度,方便读取出探测光纤调整时所改变的距离,以供使用,本
实施调节臂6采用“L”型,该结构好处在于靠近旋转粗臂1的一侧强度更高,实际生产中传统
结构还能通过转轮皮带结构或者丝杆结构代替。

针对目标物不同角度数据的获取,如图1-4所示,本仪器利用载物台11的旋转来实
现。具体是将载物台11安装在底座10上,中间连接有可使载物台11自由旋转的旋转轴,使用
时将目标物放置在白板上,白板放置于载物台11中心点,旋转载物台11,从而获得目标物不
同位置的数据。

探测组件包括:探测臂7和探头12,该探测臂7与升降细臂5连接,探头12安装在探
测臂7上,探头12的端部还设有灯架13和照明灯14,照明灯14设置在灯架13周围且能转动调
节照明角度,如图1、2和8所示。

使用时先将目标观测物放置在反射白板中心点上(旋转载物台11可观测所需目标
物的角度),调整旋转粗臂1以寻找所需探测角度,根据目标物的大小,计算出所需观测距
离,旋转粗旋钮3,粗略的改变探测器探头12与目标物的距离;再旋转细旋钮4,升降细臂5向
小目标物小范围移动,精确的得到所需的探测距离。

在使用照明灯14时,4个相同的照明灯14可以前后调整光线照射角度,从而达到探
测目的,如图8所示。

探测组件的接线头部分由一根观测光纤和一根光源电源线组成,分别为连接探测
器探头12的线a和连接灯架13上四个照明灯14的线b,如图7所示。

本仪器可根据目标物大小与光纤视场角相结合,准确调整探头与目标物的距离、
角度并固定,从而大大节省人力物力。

一种针形植被叶片反射光谱探测方法,使针形植被叶片样品置于载物台上,利用
光纤线缆瞄准样品,借助环境的光源来采集光谱,包括:

转动旋转粗臂1以自身为半径,转动中心为圆心,沿半圆弧线运动来改变探测角度
的工序;

通过转动粗旋钮3使调节臂6在旋转粗臂1上沿探测方向上下大范围移动同时带动
探测臂7与升降细臂5大范围移动的工序;和

通过旋转细旋钮4使升降细臂5只带动探测臂7沿探测方向上下小范围移动的工
序。

上述工序的步骤并不限定先后顺序,可以根据实际需要进行操作。

本仪器采用环绕小目标物沿弧线旋转的观测方式,可以轻松观测小目标物上面,...

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图1
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