(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210743145.5 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 北京市农林科 学院信息技 术研究中 心 地址 100097 北京市海淀区曙光 花园中路 11号农科大厦A座1 107 (72)发明人 邢振　董大明　赵贤德　田宏武　 矫雷子　马世祥　李传霞　刘帅　 (74)专利代理 机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 专利代理师 张晓霞 (51)Int.Cl. G01N 21/71(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 植物营养液养分元 素检测装置及方法 (57)摘要 本发明提供一种植物营养液养分元素检测 装置及方法， 涉及植物检测技术领域， 所述装置 包括： LIBS检测机构、 真空测量室、 微泵、 第一毛 细管道、 第二毛细管道、 第一液体池和第二液体 池； 微泵设置于第一毛细管道上， 第一液体池通 过第一毛细管道与第二液体池 连通； 第二液体池 与真空测量 室连通， 第二液体池与真 空测量室的 连通处设有第一狭缝； 第一液体池通过第二毛细 管道与真空测量室连通； 第一狭缝处设有第一狭 缝挡板， 第二毛细管道与真空测量室的连通处设 有第二狭缝挡板。 本发明提供的植物营养液养分 元素检测装置及方法， 不仅可以实现对植物营养 液养分元素进行闭环检测， 而且可 以实时、 便携 且快速地对植物营养液养分元 素进行在线检测。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 115201179 A 2022.10.18 CN 115201179 A 1.一种植物营养液养分元 素检测装置， 其特 征在于， 包括： 激光诱导击穿光谱LIBS检测机构、 真空测量室、 微泵、 第一毛细 管道、 第二毛细 管道、 第 一液体池和第二液体池； 所述微泵设置于所述第 一毛细管道上， 所述第 一液体池通过所述第 一毛细管道与 所述 第二液体池连通； 所述第二液体池与所述真空测量室连通， 所述第二液体池与所述真空测 量室的连通处设有第一狭缝； 所述第一液体池通过所述第二毛细管道与所述真空测量室连 通； 所述第一狭缝处设有第一狭缝挡板， 所述第二毛细管道与所述真空测量室的连通处设 有第二狭缝挡板； 所述微泵用于抽出所述第一液体池中的待测植物营养液经所述第一毛细管道注入所 述第二液体池， 所述第二液体池中的待测植物营养液通过所述第一狭缝流入所述真空测量 室并在所述真空测量室中形成水帘； 所述LIBS检测机构用于发射激光并将所述激光聚焦到所述水帘上， 获取所述水帘中的 养分元素的特征光谱， 并基于所述特征光谱确定所述待测植物营养液中养 分元素的种类和 含量。 2.根据权利要求1所述的植物营养液养分元素检测装置， 其特征在于， 所述真空测量室 包括石英玻璃窗口、 真空管道、 真空泵和真空测量室壳体； 所述石英玻璃窗口设置 于所述真空测量室壳体内， 用于 透射激光信号和等离 子信号； 所述真空泵用于通过 所述真空管道将所述真空测量室内的气体抽出。 3.根据权利要求1或2所述的植物营养液养分元素检测装置， 其特征在于， 所述LIBS检 测机构包括激光器、 光谱仪和聚焦镜； 所述激光器用于发射激光； 所述聚焦镜用于将所述激光器发射的激光聚焦到所述水帘上； 所述光谱仪用于采集所述水帘中的养分元素的特征光谱， 并基于所述特征光谱建立模 型， 基于所述模型确定所述待测植物营养液中养分元 素的种类和含量。 4.根据权利要求3所述的植物营养液养分元素检测装置， 其特征在于， 所述装置还包括 第一舵机和第二舵机； 所述第一舵机用于控制所述第一狭缝挡板打开或闭合； 所述第二舵机用于控制所述第二狭缝挡板打开或闭合。 5.根据权利要求4所述的植物营养液养分元素检测装置， 其特征在于， 所述LIBS检测机 构还包括微控制器、 驱动控制单 元、 时序控制电路和电源管理单 元； 所述微控制器用于控制所述驱动控制单元、 时序控制电路和电源管理单元的有序工 作； 所述驱动控制单 元用于控制所述真空泵、 微泵、 第一舵机和第二舵机的有序工作； 所述时序控制电路用于控制所述激光器的出光时间和所述 光谱仪的采集时间； 所述电源管理单 元用于进行不同电压之间的转换并为整个装置提供电能。 6.根据权利要求5所述的植物营养液养分元素检测装置， 其特征在于， 所述LIBS检测机 构还包括以下任意 一项或多 项： 实时时钟模块、 存 储模块和液晶模块； 所述实时 时钟模块用于提供实时 时间；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115201179 A 2所述存储模块用于存 储测量数据； 所述液晶模块用于提供 人机交互界面并显示所述测量数据。 7.一种应用于权利要求1 ‑6任一项所述的植物营养液养分元素检测装置的植物营养液 养分元素检测方法， 其特 征在于， 应用于微控制器， 包括： 获取监测指令； 在确定所述监测指令为测量指令的情况下， 通过驱动控制单元控制真空泵和微泵工 作， 以基于所述真空泵抽取真空测 量室内的气体， 以基于所述微泵抽出第一液体池中的待 测植物营养液 经第一毛细管道 注入第二液体池； 通过驱动控制单元控制第 一舵机打开第 一狭缝挡板， 以使所述第 二液体池中的待测植 物营养液通过第一狭缝流入真空测量室 并在所述真空测量室中形成水帘， 并通过时序控制 电路控制 激光器和光谱仪开启， 以获取所述水帘中的养分元素的特征光谱， 并基于所述特 征光谱确定所述待测植物营养液中养分元 素的种类和含量。 8.根据权利要求7所述的植物营养液养分元素检测方法， 其特征在于， 通过时序控制电 路控制激光器和光谱仪开启， 以获取所述水帘中的养分元素 的特征光谱， 并基于所述特征 光谱确定所述待测植物营养液中养分元 素的种类和含量之后， 还 包括： 通过驱动控制单元控制第 一舵机闭合第 一狭缝挡板， 并通过驱动控制单元控制第 二舵 机打开第二狭缝挡板， 以使所述真空测量室内的待测植物营养液经第二毛细管道流回至第 一液体池。 9.根据权利要求7 所述的植物营养液养分元 素检测方法， 其特 征在于， 还 包括： 在确定所述 监测指令为显示指令的情况 下， 控制液晶模块显示测量数据。 10.根据权利要求7 所述的植物营养液养分元 素检测方法， 其特 征在于， 还 包括： 在确定所述 监测指令为存 储指令的情况 下， 控制存 储模块存储测量数据。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115201179 A 3