Способ измерения высоты растительного покрова и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к средствам для измерения высоты растительного покрова. Целью изобретения является повышение точности. В исходный момент регистрируют датчиком фотометра освещенность растительного покрова, после чего фиксируют сигнал фона. Затем погружают датчик фотометра в растительность и определяют по сигналам источника излучения уровень положения датчика фотометра, для которого сигнал равен утроенному фоновому сигналу. После этого отпускают датчик фотометра из верхнего положения и по выравненным сигналам определяют сигналы датчика фотометра до момента касания им почвы. Введенный коэффициент, зависящий от конкретного фона данного типа растительности, позволяет скорректировать пороговый уровень сигнала, принимаемого за основу при расчетах высоты растительного покрова. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s А 01 G 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694938/15 (22) 28.04.89 (46) 30.07,91. Бюл.М28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии (72) А.А. Ген (53) 581.522.526 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1349723, кл, А 01 6 7/00, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ РАСТИТЕЛБНОГО ПОКРОВА V УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к средствам для измерения высоты растительного покрова, Целью изобретения является повышение точности. В исходный момент регистрируют

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам для измерения высоты растительного покрова, Цель изобретения — повышение точности.

На фиг.1 схематически представлено вертикальное осевое сечение устройства, изображенное при измерении освещенности подстилающей поверхности; на фиг. 2— элемент осевого сечения устройства, изо- браженный в положении измерения спектральной яркости растительного фона и растительного покрова; на фиг.3 —. функциональная электрическая схема устройства.

Устройство для измерения высоты покрова содержит датчик расстояния, датчик фотометра и электронный блок. Датчик расстояния состоит иэ оптотронной пары в виде источника 1 излучения, приемника 2 излучения и вертикальной стойки 3 с отвер„„Я „„1665950 А1 датчиком фотометра освещенность растительного покрова, после чего фиксируют сигнал фона. Затем погружают датчик фотометра в растительность и определяют по сигналам источника излучения уровень положения датчика фотометра, для которого сигнал равен утроенному фоновому сигналу, После этого отпускают датчик фотометра из верхнего положения и по выравненным сигналам определяют сигналы датчика фотометра до момента касания им почвы. Введенный коэффициент, зависящий от конкретно, о фона данного типа растительности, позволяет скорректировать пороговый уровень сигнала, принимаемого за основу при расчетах высоты растительного покрова. 2

c,ï.ô-лы, 3 ил. стиями, расположенными через равные расстояния, Датчик фотометра состоит из фотоприемника на красный 4 и на инфракрасный

5 спектральные интервалы, светорассеивающей цилиндрической полости 6, рассеивателя 7. Входное щелеобразное отверстие рассеивающей полости шириной а образовано фланцами внутренней 8 и внешней 9 труб. Оно обеспечивает прием излучения в горизонтальной плоскости в угле не более

50, Во внутренней трубе 8 закреплен фрикцион 10, снижающий скорость падения датчиков фотометра и расстояния.

Рассеиватель 7 имеет две диффузно-отражающие стенки (Ь) и одну стенку диффузионно-пропускающую (с).

Электронный блок устройства содержит логарифмические усилители 11 и 12 сигналов К-фотопроемника и ИК-фотоприемника (с потенциометрами регулировки коэффици1665950 ентов усилений), сумматоры 13 — 15, компаратор 16, усилители 16 и 17, усилитель 18 с экспоненциальной характеристикой, потенциометр 19 регулировки характеристики

"-кспоненты, логарифмический усилитель

20, потенциометр 21 регулировки характеристики логарифмического усилителя 20, формирователь 22 импульсов, дешифратор

23, счетчик 24, цифроаналоговый преобразователь 25, потенциометр 26, индикатор 27 аналогового сигнала, цифровой индикатор

28 и Выключатель 29. В электронный блок помимо сигналов от фотоприемников 4 и 5 поступает сигнал от приемника 2 излучения, на который падает излучение от источника

1 излучения, модулированное отверстиями стойки 3, Сг1осoo измеоения час1оты расти}ел}ного rlAKpoee 1оеализуется при раЬОТ8 устройств=. следу.ощим образом.

Фи«сиру1отся услоВия освещениЯ, Пои э"; Ом,11ятч! li и устанавливаются над покровом, Перед входной цьель;о светорассеива, ю1цей пслости 6 устанавливается рассеива f 8:!b 7 KBK }oG«833Ho HB фиг.1, /iол приема иэлу 18ния датчика фотсметра Гlри этом равен 2, а отношение спектральных яркостей рассеивателя 7 в и с в ИК-диапазоне к спектральной яркости в красн-.ì диапазоне прогlсрциональнс Отношению

ocBBUJ8HHoc покрова в этих же спектральны диапазонах Для выподнения зто.:-о условия необходимо, чтобы пропускание чер83 стенку рассеивателя 7 было Hecejl8«TNB"

Но к спек грал ьному cocTBB) солнечного излучения в красном и MK-спектральных интервалах, а инди«атрисы пропускания были

oAHoTNnH!=.1, Эти условия Вьполня«1тся при шиоине проточки рассеивателя l равнои 2а — 3а, где а — ширина Входной щели светорассеивающей полости 6, когда стенка с Выполнена из светорассеивающего матированного материала, например из фторопласта или молочного стекла, а поверхности рассеивателя

7 покрыты составом для покрытия фотометрических LUарОВ.

В указанном положении датчиков и pacceHaaтелч 7 потенциометрами усилителей

11 и 12 за счет Введения коэффициента Ê z производится выравнивание сигналов в каналах К.lgU„=- igUK, Сигнал на выходе сумматора 13 В этот момент равен нул1о, а на выходе потенциирующего усилителя 16 раВен единице. Затеи рассеиватель 7 смеща° ется в положение, которое показано на фиг.2, и Датчик устанавливают над покровом та«, чтобы нижняя граница поля зрения фотометра совпадала с границей измеряемого участка, В этом положении выполняется операция измерения и фиксации сигнала фона Оф — отношение спектральных яркостей растительного фона. О величине усилителя 16 растительного фона судят по

1 сигналу на выходе усилителя 16 (a точке а).

5 Фиксация же Оф осуществляется потенциометром 21 установки растительного фона при выключенном состоянии выключателя

29. Потенциометром 21 на выходе усилителя 17 устанавливается сигнал 0ф (точка c), 10 следовательно, на выходе сумматора 14 устанавливается значение, равное единице, Затем медленно погружают датчик фотометра в растительный покров и по сигналу на выходе усилителя 16 (точка а) определяI

15 1от глубину Z*, на которой сигнал прибора

Uz достигает значения Uz = 30ф. Экспериментальные исследования показали, что для зерновых и сеяных трав при дальнейшем погружении датчика в растения, раститель20 ный покров не оказывает существенного значения на вертикальный профиль кривой

U(z). Определенное значение глубины Z* является реперной точкой для установления по. тенциометром 19 характеристик экспоненты

25 а такой, чтобы на границе Z* при подключенных цифроаналоговом преобразователе 25 и усилителе 18 и.погружении датчика фотометра в растение значение 0ф e z составпапо не более 5;ь от своего исходного значения Оф.

Настроенным таким образом прибором сначала осуществляют градуировочйые измерения, в ходе которых на 20 — 30 участках определяют среднее значение коэффициен35 *

Та К = Опор Имакс, характерное данному виду растительного покрова. Значения -4ОР" при градуировочных измерениях определяют устанавливая датчик фотометра в положение, соответствующее средней высоте растений по результатам измерений линейной Высоты отдельных растений в ЗоНЕ ВИдИМОСтИ фстОМЕтра, ЗНаЧЕНИя 1.1иакс* определяются как абсолютные максимумы сигнала фотометра при прохождении ДФ от верхней границы РП до касания им почвы.

Непосредственные массовые измерения высоты растительного покрова сельскохозяйственных культур при наличии предварительно установленных значений К производится в следующей последовательности: фиксируется освещенность растительного покрова; фиксируется сигнал фона; пс результатам пробной зондировки задается скорость падения сигнала OT фона и измеряется значение максимального сигнала для заданной густоты растительного покрова; определяется Unop = U a«c.K и устанавливается значение порогового сигнала: производятся измерения высоты

1665950 растительного покрова на заданном маршруте обследований.

В таблице приведены результаты сравнительных испытаний предлагаемого способа и способа, принятого за прототип.

Формула изобретения

1. Способ измерения высоты растительного покрова, включающий перемещение измерителя яркости внешнего фона по вертикали от точки, расположенной над растительным покровом, до поверхности почвы с непрерывной регистрацией высоты местонахождения измерителя над поверхностью почвы и яркости внешнего фона в красном и инфракрасном спектральных интервалах, задание порогового уровня сигнала яркости в зависимости от максимального сигнала яркости и поправочного коэффициента, зависящих от характеристик растительного покрова, сравнение сигнала, соответствующего уровню яркости внешнего фона, с пороговым уровнем и при превышении последнего индикацию значения высоты растительного покрова, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, перед началом перемещения измерителя яркости осуществляют регистрацию освещенности растительного покрова, после чего устанавливают измеритель яркости на верхнюю границу растительного покрова и регистрируют яркость растительного покрова в указанных спектральных интервалах, после чего пороговый уровень U

Оф — сигнал, пропорциональный отношению спектральных яркостей растительного фона в двух участках спектра;

Z — глубина погружения измерителя яркости в растительный покров;

Q — коэффициент, пропорциональный скорости увеличения сигнала измерителя яркости по мере погружения его в растительный покров, 5

2, Устройство для измерения высоты раст ительного покрова, содержащее датчик расстояния, включающий источник и приемник излучения, а также стойку с отверстиями, датчик фотометра, включающий приемник красного и инфракрасного излучений, перед которыми установлена соосно со стойкой цилиндрическая рассеивающая полость с входным щелеобразным отверстием, образованным фланцами внутренней и наружной труб, причем датчик расстояния и датчик фотометра закреплены жестко и установлены с возможностью перемещения вдоль стойки, а также электронный блок, включающий логарифмические усилители с потенциометрами регулировки их коэффициентов усиления, первый сумматор, компаратор с потенциометром, индикаторы фотометра и высоты, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что перед входной щелью датчика фотометра установлен подвижный относительно ее рассеиватель, выполненный в виде кольца с внутренним диаметром, равным наружному диаметру фланцев внутренней и наружной труб, образующих светорассеивающую полость, с проточкой со стороны входной щели квадратного сечения, причем одна из торцовых и боковая поверхность проточки выполнены диффузионно-пропускающими световой поток, блок электроники в свою очередь, снабжен узлом для учет= сигнала от растительного фона, состоящего из последовательно включенных между счетчиком и компаратором цифроаналогового преобразователя, усилителя с регулируемой экспоненциальной характеристикой, вь.ключателя, второго сумматора, потенциирующего усилителя и третьего сумматора, причем к второму сумматору подключен усилитель с экспоненциальнойх арактеристикой,и логарифмический усилитель с потенциаметром регулировки его характеристики, задающий исходный уровень сигнала растительного фона, а к третьему сумматору подключен потенциирующий усилитель, соединенный с выходом второго сумматора логарифмических сигналов, 1665950

Составитель А.Ген

Редактор Н.Киштулинец Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Заказ 2469 Тираж 393 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101