Способ измерения высоты растительного покрова и устройство для его осуществления

 

Датчик расстояния (ДР) с источником и приемником излучения погружают с постоянной скоростью в растительньЕЙ покров до поверхности ночвы. Измеряют время от момента входа ДР в растительный покров до .момента касания им почвы. ДР включают фотометром. Фотометром измеряют спектральную яркость в горизонтальной плоскости в двух участках спектра - красном и инфракрасном. Сигнал на включение ДР фотометр выдает при достижении на его выходе порогового сигнала (Unof) величины ииаксК, где К определяют по результатам градуировочных измерений как отношение величины сигнала S г 5 2 для средней высоты растении к максимальной величине сигнала, соответствующего данному конкретному типу и густоте растений; UvaKc - максимальный сигнал для произвольной густоты растений. Устройство для измерения высоты растительного покрова содержит вертикальную стойку 14 с пере.мешающимся по ней ДР1. Вертикальная стойка 14 снабжена выполненными на равном расстоянии друг от друга сквозными отверстиями. Излучатель 2 и фотоприемник 3 излучения установлены по разные стороны стойки 14 соосно между собой и с упо- .мянутыми отверстиями. ДР1 снабжен рассеиваюп.1,ей замкнутой цилиндрической полостью 12. В наружной стенке рассеивающей полости 12 установлены фотоприемники 7 и 8 красного и инфракрасного участков спектра . Входное отверстие рассеивающей полости 12 образовано фланцами внутренней 6 и внешней 5 труб. Оно выполнено в виде круговой щели, обеспечивающей угол приема потока излучения не более пяти градусов. ДР1 перемещается по стойке 14 с постоянной скоростью. При входе в растительный покров он автоматически включается фотометром. Фотометр образован фотоприемниками 7 и 8 и рассеивающей полостью 12. Индикатор 21 блока 23 управления фиксирует высоту измеряемого растительного покрова. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. (С (Л 00 со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 А Я G 7 ОО

, вЪ

Н i

1»;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ДBTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3999796/30-15 (22) 26. 12.85 (46) 07.11.87. Бюл. № 41 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии (72) А. А. Ген и Н. Д. Сидоренков (53) 581.522/526 (088.8) (56) Рабкин Я. Г. Методы радиационного определения биомассы растений. Научно-технический бюллетень по агрономической физике Агрофизического научно-исследовательского института ВАСХНИЛ, 1976, № 2, с.,61 — 65. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЪ|

РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Датчик расстояния (ДР) с источником и приемником излучения погружают с постоянной скоростью в растительный покров до поверхности почвы. Измеряют время от момента входа ДР в растительный покров до момента касания им почвы. ДР включают фотометром. Фотометром измеряют спектральную яркость в горизонтальной плоскости в двух участках спектра — красном и инфракрасном. Сигнал на включение ДР фотометр выдает при достижении на его выходе порогового сигнала (11„, ) величины U»op = U»a»c К, где К определяют по результатам градуировочных измерений как отношение величины сигнала

„„Я0„„ 349723 А 1 для средней высоты растений к максимальной величине сигнала, соответствующего данному конкретному типу и густоте растений; U»èêñ — максимальный сигнал для произвольной густоты растений. Устройство для измерения высоты растительного покрова содержит вертикальную стойку 14 с перемещающимся по ней ДРI. Вертикальная стойка 14 снабжена выполненными на равном расстоянии друг от друга сквозными отверстиями. Излучатель 2 и фотоприем ни! 3 излу чения установленьг го разные стороны стойки 4 соосно между собой и с упомянутыми отверстия»гг. ДР! снабжен рассеивающей замкнутой цилиндрической полостью

12. В наружной стенке рассеивающей полости 12 установлены фотоприемники 7 н 8 красного и инфракрасно"o участков спектра. Входное отверстие рассеивающей полости 12 образовано фланцами внутренней 6 и внешней 5 труб. Оно выполнено в виде круговой щели, обеспечивающей угол приема потока излучения не более пяти градусов.

3Р! перемещается по стойке 14 с постоянной скоростью. При входе в растительный покров он автоматически включается фотометром. Фотометр образован фотоприемниками 7 и 8 и рассеивающей полостью 12. Индикатор 21 блока 23 управления фиксирует высоту измеряемого растительного покрова. 2 с.п. ф-.гы. 1 ил.

1349723

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам и устройствам для измерения высоты растительного покрова.

Цель изобретения — повышение производительности труда при измерениях высоты растительного покрова.

На чертеже изображена схема устройства для реализации способа измерения высоты растительного покрова.

Сущность способа измерения высоты растительного покрова заключается в том, что при перемещении датчика расстояния по вертикальной стойке сигналы фотоприемником изменяются пропорционально спектральной яркости растительного покрова в горизонтальной плоскости. Отношение сигнала в инфракрасном диапазоне к сигналу в красном диапазоне изменяется от нуля (датчик расстояния находится над посевом) до 11..-; (плоскость максимальной плотности растительного покрова). В промежутке от нуля

ДО 1 1ыакс НаХОДИТСЯ СИГНаЛ Unop, СООТВЕТСТвующий средней высоте растительного покрова (называемой в дальнейшем пороговым). Для определения порогового уровня сигнала датчика расстояния прибора Unop, соответствующего средней высоте растительного покрова hp, проводят градуировочные измерения: измеряют мерной линейкой высоту растений в зоне чувствительности прибора (в круге диаметром d), затем датчик расстояния устанавливают на высоте

hp, соответствующей среднему значению измеренных высот, и фиксируют пороговый уровень сигнала Uoop. При измерении посевов с отличной от существующих при градуировочных измерениях густотой пороговый уровень сигнала определякп как

Unop = К 11макс, % где U aкс — сигнал, соответствующий максимальной плотности растительного покрова в горизонтальной плоскости посева с густотой, отличной от градуировочных измерений;

К вЂ” — коэффициент, установленный по градуировочным измерениям, PBBHblH Uoop/11оакс, Градуировочные измерения производят для различающихся по строению типов растительного покрова и фаз их развития.

Диаметр d ограничивает размер круга, за которым растения вызывают изменение сигнала не более чем на 5 . Поскольку соотношение hp/Ь" присуще более ограниченной выборке, можно с целью уменьшения количества измерений линейкой ограничить диаметр dp калибровочным кольцом с диффузно-отражающим покрытием, массовые измерения высоты растительного покрова заключаются в определении положения

hp по уровню сигнала V.:p, найденного при градуировочных измерениях.

Устройство для измерения высоты растительного покрова имеет подвижный датчик расстояния, который содержит источник 2 излучения, фотоприемник 3, фрикцион 4, внешнюю трубу 5 с фланцем, внутреннюю трубу 6 с двумя фланцами, причем трубы расположены соосно, фотоприелники 7 и 8 со светофильтрами 9 и 10, соответственно ограничивающими чувствительность в красном и инфракрасном диапазоне. Фотоприемники 7 и 8 установлены за диаметрально расположенными выходными отверстиями 11, замкнутой рассеивающей полости 12. Последняя образована внутренней поверхностью внешней трубы 5, внешней поверхностью внутренней трубы 6 и двумя ее фланцами, которые имеют диффузноотражающее покрытие (поверхности а) .

Входное отзерстие 13 за ",êíóòîé рассеивающей полости 12 выполнено в виде круго-. вой,щели и образовано фланцами труб 5 и 6.

Подвижный дат- ик 1 расстояния устанавливается на стойке 14 с отверстиями, которая проходит через внутреннюю трубу 6, причем источник 2 излучения и фотоприемник 3 расположены по разные сто-, роны стойки 14, направлены навстречу друг другу через отверстия в стойке 14.

Фотоприемник 3 соединен с формирователем 15 импульсов, который подключен к счетчику 16 импульсов, запускаемый сигналом с компаратора 17 при совпадении потенциалов от потенциометра 18 и сумматора 19, в.".оды которого соединены с фотоприемниками 7 и 8 через логарифмические усилители 20. Вь:ход счетчика 16 импульсов соединен с индикатором 21. В комплект устройства входит калибровочное кольцо 22, имеющее на внутренней поверхности диффузно-отражающее покрытие.

Электронные блоки устройства: логарифмические усилители 20, сумматор 19. компаратор 17, формирователь 15, счетчик !6 импульсов, индикатор 21 и потенциометр 18, обьединены конструктивно в блок 23 управления.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 расстояния вырабатывает два сигнала. Первый сигнал — в виде импульсов, которые формируются при перемещении его вдоль стойки 14 модуляцией подающего на фотоприемник 3 потока излучения от источника 2 излучения отверстиями стойки 14. Второй сигнал несет информацию о плотности растительного покрова по величине светового потока, падающего через входную щель в рассеивающую цилиндрическую полость. Интенсивность поступающего в полость светового потока измеряется двумя фотоприемниками 7 и 8, чувствительными в красном и инфракрасном диапазоне. Сигналы фотоприемников 7 H 8 pcHJIHB3IQTcR логарифмическими усилителями 20 и поступают на сум1349723

Форму га изобретения

Составитель С. Заруцкий

Редактор М. Бланар Техред И. Верес Корректор М Максимишинец

Заказ 4940/1 Тираж 628 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дела i! изобретений и огкрытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4, .

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 1!роектиая, 4 матор 19. Если величина сигнала, поступагощего с сумматора !9, больше потенциала Unop, устанавливаемого потенциометром 18, то сигнал, снимаемый с компаратора 17, больше нуля и он включает счетчик 15 импульсов. Количество импульсов соответствует пройденному расстоянию в сантиметрах, эта величина индицирует индикатором 21. Расстояние, найденное датчиком 1 расстояния, между точкой !го на вертикальной стойке 14, соответствуюгцей потенциалу Uoop, установленному по градуировочным измерениям, и поверхностью земли равно высоте растительного покрова.

Датчик 1 расстояния перемещается вниз по стойке 14 под действием силы земного при- 15 тяжения. Скорость падения регулируется фрикционом 4.

1. Способ измерения высоты растительного покрова, заключающийся в том, что датчик расстояния с источником и приемником излучения погружают в растительный покров до поверхности почвы, при этом момент входа датчика расстояния в растительный покров регистрируют по уменьшению интенсивности излучения и определяют высоту растительного покрова, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения производительности, датчик расстояния включают фотометром, которым измеря от спектральную яркость в горизонтальнои плоскости в двух участках спектра — красном и инфракрасном, при этом сигнал на включение датчика расстояния фотометр выдает при достижении в нем порогового сигнала Uoop величины

Unop = !3чакс К, где К вЂ” коэффициент, определяемый по результатам градуировочных измерений как отношение величины сигнала для средней высоты растений к максимальной величине сигнала, соответствующего данному конкретному типу и густоте растений;

U." — максимальный сигнал для произвольной густоты растений.

2. Устройство для измерения высоты растительного покрова, содержащее вертикальную стойку, установленный с возможностью перемещеH:Iÿ по стойке датчик расстояния с излучатслсм и приемником излучения, механизм стабилизации скорости перемещения датчика расстояния и блок управления, от гичаюигеесгг тем. что, вертикальная стойка снабжена выполненными на равном расстоянии друг от друга сквозными отверстиями, а излучатель и приемник излучения установлены по разные стороны стойки соо Ho между собой и упомянутыми отверстиями. дсптчик расстояния снабжен рассеивающей замкнутой цилиндрической полостью, образованной внешней поверхностью внутренней трубы с фланцами, установленной с всззможностью перемещения

fIo вертикальной стойке, и внутренней поверхностью-внешней трубы с фланцем, которая закреплена соосно на внутренней трубе на расс1оянии не более высоты рассеивающей полости от последней, при этом в наружной стенке рассеивающей полости выполнены диаметрально противоположно расположенные выходные отверстия, в одном из которых установлен фотоприемник красного участка спектра, а в другом — фотоприемник инфракрасного iчастка спектра, причем оба фотоприемника с внешней стороны закрыты непрозрачными для данного участка спек1ра светофильтрами, при этом входное отверстие рассеивающей полости, образованное фла,.нами внутренней и наружной труб, выполнено в ви.ге круглой щели таким образом, чтобы угол приема потока излу -:ения не превышал пяти гр l IóñîB, блок управления устройством, в свою очередь, снабжен двумя логарифмическими усилителями, компаратором, сумматором, формирователсм и счетчиком иA111óëьсов, индикатором и потенциометром установки порогового напряжения, при этом фотоприемники в красном и инфракрасном участках спектра соединены через соответствующие логарифмические усилители с входами сумматора, вьгход которого связан с первым входом компаратора, выход которо о. в свою очередь,:.Ioåäèíå÷ с первым входом счетчика импульсов. одноврс менно второй вход компаратора связан с потенциометром установки порогового напряжения, а второй вход счетчика импульсов через формирователь импульсов — с риемником излучения, причем выход с,е-, и ка импульсов соединен с индикатором.