Цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин

Реферат: Цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин належить до оптики, а саме до вимірювальної техніки, і може бути використаний при створенні високоточних вимірювачів поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин різних видів. Вимірювач містить джерело оптичного випромінювання, мікрооб'єктив, цифровий відліковий пристрій, інтерфейс зв'язку, до виходу якого підключена антена, набірне поле, загальна шина, два ідентичні оптико-електронні вимірювальні канали, що містять послідовно з'єднані між собою мікрооб'єктив, оптичний фільтр, імерсійний фотоприймач і керований підсилювач. В нього додатково введені складена світлоподільна призма з трьома гранями, перший, другий та третій цифро-аналогові перетворювачі, кодокерований виконавчий механізм, третій вимірювальний канал, що ідентичний до перших двох, складений тримач зразка листка рослини, що містить основу у вигляді прямокутної оптично непрозорої призми та першу і другу оптично прозорі призми-кришки, які закріплюють відповідно розташовані на основі стандартний і досліджуваний зразки листків рослини, і сигнальний процесор. До цифрових входів-виходів порту "D" сигнального процесора через загальну шину підключені цифрові входи-виходи набірного поля, кодокерованого виконавчого механізму і об'єднані між собою однойменні цифрові входи першого, другого та третього цифро-аналогових перетворювачів, аналогові виходи яких підключені до відповідних входів керування коефіцієнтом підсилення керованих підсилювачів кожного з трьох вимірювальних каналів, виходи яких з'єднані через аналогові входи порту "А", вбудованого комутатора каналів, зі входом вбудованого у сигнальний процесор аналого UA 101242 C2 (12) UA 101242 C2 цифрового перетворювача. Оптичні входи вимірювальних каналів через відповідні грані світлоподільної призми і мікрооб'єктив оптично з'єднані з поверхнею зразка листка рослини, яка оптично підключена через другу грань другої оптично-прозорої призми-кришки тримача до джерела оптичного випромінювання, вхід керування якого підключений до виходу старшого розряду порту "С" сигнального процесора, цифрові входи-виходи порту "В" якого з'єднані з цифровими входами-виходами цифрового відлікового пристрою, а цифрові входи-виходи порту "С" з'єднані з цифровими входами-виходами інтерфейсу зв'язку. Технічним результатом є підвищення точності визначення поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин та швидкодії за рахунок автоматичного виключення систематичних похибок вимірювання, а при багаторазових вимірюваннях зменшення й випадкової складової похибки. UA 101242 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до області вимірювальної техніки, зокрема до пристроїв для вимірювання концентрації хлорофілу у листках рослин і може бути використаний при створенні високоточних цифрових вимірювачів поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин різних видів, а також при створенні оптико-електронних систем зондування полів рослин та лісів (бажано одного виду) на інтегральний зміст хлорофілу у них після дії різних зовнішніх фізичних, фізикохімічних чи хімічних факторів. Відомий цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин (див., наприклад, Г.В.Хомяков, В.Я. Кобылянский Г.К. Агаджанов, B.C.Maренков. Способ определения концентрации хлорофилла и устройство для его осуществления. А.С. № 1659797 А1. Бюл. №24,1991. Кл. G017V21/64), який складається з корпусу, в якому розміщені канал потоку оптичного випромінювання, канал прийому люмінесценції, опорний канал, канал вимірювання прозорості середовища, вимірювальну камеру, електронний блок, а також канал прийому потоку оптичного випромінювання, що розсіюється, з'єднані між собою певним чином. Відомому цифровому вимірювачу притаманні недостатня точність та швидкодія вимірювання, що обумовлені наявністю семи неідентичних каналів, кожний з яких вносить свою похибку у кінцевий результат визначення концентрації хлорофілу. Крім того, відомий вимірювач не забезпечує вимірювання поверхневої концентрації хлорофілу безпосередньо у листках рослин. Відомий цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин (див., наприклад, : http://www.google.com.ua/search?client =opera&rls=ru&q=chlorophyll+content+meters&sourceid=ope == ra&ie utf-8&oe=utf-8&channel=suggest. Вимірювачі концентрації хлорофілу (закордонні)), чи http://translate.google.com.ua/translate?hl=ru&sl=en&u=http://www.patentstorm.us/patents/6020587/d escription.html&ei=KLfflTZ7MIs-6-Aauv4n2Bg&sa: ::: =: X&oi=translate&ct= result&resnum=4&ved 0CEAQ7gEwAzgU&prev /search%3Fq%3Dc hlorophvll%2Bcontent%2Bmeters%26start%3D20 %26hl%3Dru%26client%3Dopera %26sa%3DN%2 6rls%3Dm%26channel%3Dsuggest%26biw%3D1364 %26bih%3D898 %26prmd%3Divns), який "містить генератор оптичного випромінювання, фотоприймач для виділення рівня світлового потоку (потужності) від першого та другого оптичних фільтрів, аналого-цифровий перетворювач, цифровий відліковий пристрій та мікроконтролер, з'єднані між собою певним чином". Відомому цифровому вимірювачу притаманні недостатня точність та швидкодія вимірювання. Недостатня точність вимірювання обумовлена чутливістю вимірювальних каналів до дії зовнішніх дестабілізуючих факторів. Крім того, на точність вимірювання впливають запотівання та забруднення елементів оптичної системи, послаблення потоку оптичного випромінювання, що пройшов через оптичні елементи, нестабільність потоку оптичного випромінювання, що генерується, тощо. Відомий цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин (див., наприклад, Войтович И.Д., Корсунский В.М. Интеллектуальные сенсоры. БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2009), що включає в собі джерело оптичного випромінювання, мікрооб'єктив, цифровий відліковий пристрій, набірне поле (клавіатуру), загальну шину, два ідентичні оптико-електронні вимірювальні канали, що включають в собі послідовно з'єднані між собою мікрооб'єктив, оптичний фільтр, фотоприймач і підсилювач. Відомий цифровий вимірювач має недостатню точність вимірювання, що обумовлена використанням двоканального методу вимірювання та обробки результатів за рівнянням вимірювань   (К ) C x  ln U(ИК) /(1   )  U(ИК) / k ПЛ Л Л , U(ИК ) де C x - поверхнева концентрація хлорофілу; Л - напруга, пропорційна інтенсивність сумарного потоку оптичного випромінювання, що пройшов через досліджуваний зразок листка 50 U(К ) на інфрачервоній (опорній) довжини хвилі; Л - напруга, пропорційна інтенсивності потоку оптичного випромінювання, що пройшов через досліджуваний зразок листка на червоній k (К ) 55 довжині хвилі; ПЛ - питомий коефіцієнт поглинання потоку оптичного випромінювання хлорофілом;  - коефіцієнт перекриття. Як видно з наведеного рівняння вимірювання, похибка вимірювання поверхневої концентрації залежить від точності перетворення у напругу відбитого потоку оптичного випромінювання на кожній з двох довжинах хвиль, від похибки вимірювання цих напруг, та від 1 UA 101242 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 точного встановлення значення коефіцієнта перекриття. Швидкодія залежить від часу проведення тактів вимірювання відбитих та послаблених потоків оптичного випромінювання. Поставлена технічна задача створення такого швидкодіючого цифрового вимірювача поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин, в якому шляхом введення нових функціональних блоків, нових зв'язків їх між собою та з іншими блоками пристрою, забезпечили б підвищення точності визначення поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин та швидкодії, зокрема за рахунок виключення впливу на кінцевий результат похибок, обумовлених послабленням потужності потоків оптичного випромінювання за рахунок запотівання та забрудненням оптичних елементів вимірювача, неточного вибору коефіцієнта перекриття, виключення систематичних похибок, обумовлених нестабільністю параметрів функції перетворення вимірювального каналу під дією зовнішніх дестабілізуючих факторів та їх абсолютних значень, неідентичністю перетворення потоків оптичного випромінювання оптичними каналами. При цьому швидкодія вимірювання не повинна перевищувати три-чотири такти вимірювання. Вирішення поставленої технічної задачі вирішується тим, що цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин включає джерело оптичного випромінювання, мікрооб'єктив, цифровий відліковий пристрій, інтерфейс зв'язку, до виходу якого підключена антена, набірне поле (клавіатуру), загальну шину, два ідентичні оптикоелектронні вимірювальні канали, що включають в собі послідовно з'єднані між собою мікрооб'єктив, оптичний фільтр, імерсійний фотоприймач і керований підсилювач. Від відомих він відрізняється тим, що в нього додатково введені складена світлоподільна призма з трьома гранями, перший, другий та третій цифро-аналогові перетворювачі, кодокерований виконавчий механізм, третій вимірювальний канал, що ідентичний до перших двох, складений тримач зразка листка рослини, що включає основу у вигляді прямокутної оптично непрозорої призми та першу і другу оптично прозорі призми-кришки, які закріплюють, відповідно, розташовані на основі стандартний і досліджуваний зразки листків рослини, ісигнальний процесор, до цифрових входів-виходів порту "D" якого через загальну шину підключені цифрові входи-виходи набірного поля (клавіатури), кодокерованого виконавчого механізму і об'єднані між собою однойменні цифрові входи першого, другого та третього цифро-аналогових перетворювачів, аналогові виходи яких підключені до відповідних входів керування коефіцієнтом підсилення керованих підсилювачів кожного з трьох вимірювальних каналів, виходи яких з'єднані через аналогові входи порту "А" (вбудованого комутатора каналів) зі входом вбудованого у сигнальний процесор аналого-цифрового перетворювача, оптичні входи вимірювальних каналів через відповідні грані світлоподільної призми і мікрооб'єктив оптично з'єднані з поверхнею зразка листка рослини, яка оптично підключена через другу грань другої оптично-прозорої призми-кришки тримача до джерела оптичного випромінювання, вхід керування якого підключений до виходу старшого розряду порту "С" сигнального процесора, цифрові входивиходи порту "В" якого з'єднані з цифровими входами-виходами цифрового відлікового пристрою, а цифрові входи-виходи порту "С" з'єднані з цифровими входами-виходами інтерфейсу зв'язку. На кресленні наведена функціональна схема цифрового вимірювача поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин, де 1 - основа складеного тримача зразка листка рослини, що виконана у вигляді прямокутної оптично непрозорої призми; 2 і 3 - перша і друга оптично прозорі призми-кришки; 4 і 5 - досліджуваний та стандартний зразки листка рослини; 6 складена світлоподільна призма з першою, другою і третьою гранями 7,8 і 9 відповідно; 10 мікрооб'єктив; 11,12 і 13 - перший, другий та третій вимірювальні канали, кожний з яких включає в собі мікрооб'єктиви 14,15 і 16, оптичні фільтри 17,18 і 19, імерсійні фотоприймачі 20,21 і 22, а також керовані підсилювачі 23,24 і 25 відповідно; 26 - інтерфейс зв'язку; 27 - антена; 28 сигнальний процесор; 29 - набірне поле (клавіатура); 30 - загальна шина; 31 - цифровий відліковий пристрій; 32,33 і 34 - перший, другий та третій цифро-аналогові перетворювачі; 35 джерело оптичного випромінювання; 36 - виконавчий механізм. При цьому основа 1 складеного тримача зразка листка рослини, що виконана у вигляді прямокутної оптично непрозорої призми, з'єднана з першою та другою оптично прозорими призмами-кришками 2 і 3 через досліджуваний і стандартний зразки 4 і 5 листків рослини. Друга оптично прозора призма-кришка 3 оптично з'єднана через мікрооб'єктив 10 зі складеною світлоподільною призмою 6, три грані 7,8 і 9 якої розташовані на основній оптичній осі разом з мікрооб'єктивом 10. Перший, другий та третій ідентичні оптико-електронні вимірювальні канали 11,12 і 13 включають в собі послідовно з'єднані між собою мікрооб'єктиви 14,15 і 16, оптичні фільтри 17,18 і 19, імерсійні фотоприймачі 20,21 і 22, а також керовані підсилювачі 23,24 і 25. 2 UA 101242 C2 5 10 15 20 25 30 Аналогові виходи оптико-електронних вимірювальних каналів 11,12 і 13 з'єднані через аналогові входи порту "А" (вбудованого комутатора каналів) зі входом вбудованого у сигнальний процесор 28 аналого-цифрового перетворювача. Оптичні входи оптико-електронних вимірювальних каналів 11,12 і 13 через відповідні грані 7,8 і 9 світлоподільної призми 6 і мікрооб'єктив 10 оптично з'єднані з поверхнею стандартного зразка 5 листка рослини. Зазначена поверхня зразка 5 листка оптично підключена через другу грань другої оптично-прозорої призми-кришки 3 тримача 1 до джерела 35 оптичного випромінювання. Вхід керування джерела 35 оптичного випромінювання підключений до виходу старшого розряду порту "С" сигнального процесора 28. Цифрові входи-виходи порту "В" сигнального процесора 28 з'єднані з цифровими входами-виходами цифрового відлікового пристрою 31, а цифрові входи-виходи порту "С" з'єднанні з цифровими входами-виходами інтерфейсу зв'язку 26. Цифрові входи-виходи порту "D" сигнального процесора 28 через загальну шину 30 підключені до цифрових входів-виходів набірного поля (клавіатури) 29, кодокерованого виконавчого механізму 36 і до об'єднаних між собою однойменних цифрових входів першого, другого та третього цифро-аналогових перетворювачів 32,33 і 34 відповідно. Аналогові виходи цифро-аналогових перетворювачів 32,33 і 34 підключені до відповідних входів керування коефіцієнтом підсилення керованих підсилювачів 23,24 і 25 відповідних вимірювальних каналів. Робота цифрового вимірювача поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин складається з двох тактів вимірювання і одного такту обробки результатів проміжних вимірювань. Після включення цифрового вимірювача поверхневої концентрації хлорофілу всі функціональні блоки встановлюються у початковий стан. Цифровий відліковий пристрій 31 показує нулі. За командою з сигнального процесора 28 включається джерело оптичного випромінювання 35. Значення коефіцієнтів поглинання хлорофілу  і хлорофілу b апріорі відомі за спектральними характеристиками досліджуваних рослин. За допомогою набірного поля (клавіатури) 29 у оперативну пам'ять сигнального процесора 28 в залежності від виду досліджуваної рослини записують наступні паспортні значення параметрів стандартного зразка листка досліджуваної рослини: значення поверхневої концентрації C0 , значення площі s 0 та коефіцієнта перекриття k п0 . Крім того, у оперативну пам'ять записують значення коефіцієнтів поглинання k px k 1 і 2 потоку оптичного k p0 випромінювання, коефіцієнтів розсіювання і та коефіцієнта перекриття k пх хлоропластами листка досліджуваної рослини, що містять хлорофіл, наприклад вибирають 35 40 k px  0,1 k p0  0,15 , , а k пх вибирають у межах 0,85  kпх  0,95(0,99) . Спочатку виконується операція корекції значень коефіцієнтів підсилення вимірювальних каналів 11,12 і 13, відхилення яких від номінальних значень обумовлений дією зовнішніх дестабілізуючих факторів. Автоматична корекція забезпечує встановлення потрібних значень зазначених коефіцієнтів, при яких потужності вихідних оптичних сигналів, що пройшли оптиковимірювальні канали 11,12 і 13, забезпечують формування їх виходах напруг одного й того ж значення, наприклад U0  5B , при встановлених значеннях довжин хвиль оптичних фільтрів 17,18 і 19 з різними коефіцієнтами передачі оптичного випромінювання. Після включення цифрового вимірювача поверхневої концентрації хлорофілу на виходах цифро-аналогових перетворювачів 32,33 і 34 з'являються коди чисел N01 , N02 , i N03 45 U U U (перетворені вихідні напруги 01 , 02 , i 03 вимірювальних каналів), що характеризують стан кожного оптико-вимірювального каналу 11,12 і 13. Ці коди чисел порівнюються з кодом наперед заданого значення N0 напруги U0  5B . За командою з сигнального процесора 28 на входи цифро-аналогових перетворювачів 32,33 і 34 послідовно надходять коди чисел до моменту часу N 50 55 N N N N N N 02 03 0 . При встановлення рівності між собою кодів чисел 01 , 02 , i 03 тобто до 01 цьому формуються напруги, що забезпечують необхідні коефіцієнти перетворення оптикоелектронних каналів 11,12 і 13 на заданих довжинах хвиль при відсутності зразка листка рослини у тримачі 1. Таким чином здійснюється корекція коефіцієнтів підсилення до потрібних значень до виконання вимірювань. У першому такті вимірювання тримач 1 за командою з сигнального процесора 28 встановлюється у положення, що показано на рисунку, за допомогою поворотного виконавчого механізму 36. 3 UA 101242 C2 5 10 Потік оптичного випромінювання, що генерує джерело 35 оптичного випромінювання у заданому діапазоні довжин хвиль, фокусується через оптично прозору призму-кришку 3 тримача 1 на поверхню стандартного зразка 5 листка рослини (див. рисунок). Поглинений та відбитий від поверхні зразка 5 під кутом 90° послаблений потік оптичного випромінювання надходить на мікрооб'єктив 10. За допомогою останнього сфокусований та структуризований (паралельний) відбитий потік поступає на вхід складеної світлоподільної призми 6 з трьома гранями 9,8 і 7. Від кожної грані (7,8 і 9) світлоподільної призми 6 потік оптичного випромінювання ділиться на три складові і надходить у вигляді трьох потоків на відповідні входи мікрооб'єктивів 14,15 і 16 оптико-вимірювальних каналів 11,12 і 13 відповідно. Зі структуризованого потоку оптичного випромінювання за допомогою оптичних фільтрів 17,18 і 19 виділяються спектральні потоки оптичного випромінювання на довжинах хвиль 1 ,  2 і  3 , відповідно, і зі смугою пропускання 20 . Зазначені потоки оптичного випромінювання за допомогою імерсійних фотоприймачів 20,21 і 22 перетворюються у напруги, підсилюються у задане число раз за допомогою керованих підсилювачів 23,24 і 25. В результаті на аналогові 15 входи порту "А" сигнального процесора 28 надходять, відповідно, напруги U1 , U2 і U3 . За допомогою вбудованого аналого-цифрового перетворювача напруги U1 , U2 і U3 почергово перетворюються, відповідно, у коди чисел:    N1  S1U0 1  k п0 е [k 1c 0 (Cm C0 )k p0 )s 0 B ОП ВПЗ ]  (1  k п0 )е [k p0 s0 B ОП ВПЗ ]  S1U'01 де 20 S1 - крутість аналого-цифрового перетворення; (U0  U01  S'л1k ф1Ф0 ) U0 , (1) - нормована за значенням напруга S'л1 - крутість перетворення спектрального потоку оптичного випромінювання у напругу на робочій довжині хвилі на момент проведення вимірювання, причому {S'л1}  {S л1}(1   л1) ; Sл1 - номінальна за значенням крутість потоку оптичного   {S } /{S } 1 л1 випромінювання у напругу на момент введення в дію засобу вимірювання; л1 відносна похибка перетворення (чутливості) оптико-електронного каналу від зміни параметрів 25 лінійної функції перетворення під дією дестабілізуючих факторів; k 1 - коефіцієнти поглинання k потоку оптичного випромінювання на робочій довжині хвилі 1 ; ф1 - коефіцієнти передачі оптичного фільтра 17 на робочій довжині хвилі; k p0 - коефіцієнт розсіювання потоку оптичного випромінювання стандартним зразком листка заданої площі; s 0 -площа поверхні зразка листка рослини 30 (нормована за значенням); k п0 дестабілізуючих факторів; Сm  100% ; U'0 зміщення функції перетворення    U  U0 2  де всі позначені ті ж, як у (1), але для довжини хвилі  2 ; 0 перетворення аналого-цифрового перетворювача 23; довжині хвилі 2   S'л2 де U0  U03  ; S 2 - крутість - крутість перетворення потоку на  ,(3) ; S 3 крутість перетворення аналого-цифрового перетворювача 28; S'л3 40 , (2) S'л2k ф2Ф0 N3  S3U0 1  k п0 е [k  3c x (Cm C0 )k p0 )s0 BОП ВПЗ ]  (1  k п0 )е [k p0 s0 BОП ВПЗ ]  S3 U'01 S'л3k ф3Ф0  - крутість перетворення потоку на довжині хвилі 3 . Виключають джерело 5 оптичного випромінювання. При нульовому значенні оптичного сигналу вихідну напругу підсилювача 27 третього каналу перетворюють у код числа    N4  S 4U00 1  k п0 е [k  4 c 0  (Cm C0 )k p )s 0 B ОП ВПЗ ]  (1  k п0 )е [k p0 s0 B ОП ВПЗ ]  S3 U'01  S3 U'01 де U00  S'л3k ф3Ф00 , (4) нульове значення напруги, отримане при нульовому значенні оптичного {00 }  0 45 дії - коефіцієнт перекриття хлоропластами зразків листка рослини; N2  S2U0 1  k п0 е [k  2c x (Cm C0 )k p0 )s0 B ОП ВПЗ ]  (1  k п0 )е [k p0 s0 B ОП ВПЗ ]  S2 U'01 35 від сигналу, тобто при . Кожний з отриманих кодів чисел (1), (2), (3) і (4) запам'ятовується у оперативній пам'яті сигнального процесора 28. 4 UA 101242 C2 5 10 У другому такті вимірювання за командою з сигнального процесора 28 тримач 1 встановлюється у нове положення, протилежне показаному на рисунку, за допомогою поворотного виконавчого механізму 36. Аналогічно потік оптичного випромінювання, що генерує джерело 35 оптичного випромінювання у заданому діапазоні довжин хвиль, фокусується через оптично прозору призму-кришку 2 тримача 1 на поверхню досліджуваного зразка 4 листка рослини. Поглинений та відбитий від поверхні зразка 4 під кутом 90° послаблений потік оптичного випромінювання надходить на мікрооб'єктив 10. За допомогою останнього сфокусований та структуризований (паралельний) відбитий потік надходить на вхід складеної світлоподільної призми 6 з трьома гранями 9,8 і 7. Від кожної грані (7,8 і 9) світлоподільної призми 6 потік оптичного випромінювання ділиться на три складові і надходить у вигляді трьох потоків на відповідні входи мікрооб'єктивів 14,15 і 16 оптико-вимірювальних каналів 11,12 і 13 відповідно. Зі структуризованого потоку оптичного випромінювання за допомогою оптичних фільтрів 17,18 і 19 виділяються спектральні потоки оптичного випромінювання на довжинах хвиль 1 ,  2 15 і  3 , відповідно, і зі смугою пропускання 20 . Зазначені потоки оптичного випромінювання за допомогою імерсійних фотоприймачів 20,21 і 22 перетворюються у напруги, підсилюються у задане число раз за допомогою керованих підсилювачів 23,24 і 25. В результаті на аналогові входи порту "А" сигнального процесора 28 надходять, відповідно, напруги 20 допомогою вбудованого аналого-цифрового перетворювача напруги перетворюються, відповідно, у коди чисел:   ' U1 ,  ' N1  S1U0 1  k пx е [k 1c x (Cm C x )k px )s x B ОП ВПЗ ]  (1  k пx )е [k px s x B ОП ВПЗ ]  S1U'01 де k px U'2 ' U1 і , U'2 U'3 і U'3 . За i почергово , (5) - коефіцієнт розсіювання потоку оптичного випромінювання досліджуваним зразком листка заданої площі; s x - площа поверхні досліджуваного зразка листка рослини (нормована 25 за значенням); kпx - коефіцієнт перекриття хлоропластами досліджуваного зразка листка рослини;    S U   k 1  N'2  S2U0 1  k пx е [k  2c x (Cm C x )k px )s x B ОП ВПЗ ]  (1  k пx )е [k px s x B ОП ВПЗ ]  S2 U'01 N'3 3 0 пx е [k  3 c x  (1 C x )k px )s 0 B ОП ВПЗ ]  , (6)  (1  k пx )е [k px s0 B ОП ВПЗ ]  S3 U'01 . (7) Виключають джерело 5 оптичного випромінювання. При нульовому значенні оптичного сигналу вихідну напругу підсилювача 27 третього каналу перетворюють у код числа 30 35    N'4  S3U00 1  k пx е [k  3 c x (Cm C x )k p )s x B ОП ВПЗ ]  (1  k пx )е [k p s x B ОП ВПЗ ]  S3 U'01  S3 U'01 . Кожний з отриманих кодів чисел (5), (6), (7) і (8) запам'ятовується у оперативній пам'яті сигнального процесора 28. За отриманими результатами вимірювань визначають дійсне значення {C x } чи NCx поверхневої концентрації хлорофілу за рівнянням числових значень представленому у неявному вигляді як: [k {C }  ({C } ({C })k ]{ s } [k {C }  ({C } ({C })k ]{ s } ' ' m x px x m x px x k пх N1  N'2 e 1 0  e 2 x   ' k п0 N1  N2 e [k 1 {C0 } ({Cm } ({C0 })k p0 ]{ s0 }  e [k  2 {C x } ({C0 } ({C0 })k p0 ]{ s0 } ,(9) k' '  (N'3  N'4 ) / N'3 , k п0  U3  U4 / U3 де пх Питома поверхнева . концентрація визначається за рівнянням {c хп }  {Cx } /{sx } 40 значень . При наявності випадкових похибок в кожному такті проводять від 10 до 34 чи від 35 до 100 вимірювань. Результати статистично оброблюють. Отримані середні значення оброблюють згідно з рівнянням числових значень (9) для визначення усередненого значення поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин. В результаті маємо: [k {C }  ({C } ({C })k ]{ s } [k {C }  ({C } ({C })k ]{ s } '' ' m x px x m x px x k пх N1  N'2 e 1 0  e 2 x   ' [k 1 {C 0 }  ({Cm } ({C 0 })k p 0 ]{ s 0 } [k  2 {C x }  ({C 0 } ({C 0 })k p 0 ]{ s 0 } k п0 N1  N2 e e , (10) 45 числових де ' ' k пх  (N'3  N'4 ) / N'3 , k п0  U3  U4 / U3 5 UA 101242 C2 У цьому випадку питома поверхнева концентрація визначається за рівнянням числових {c }  {C } /{s } 5 10 15 20 25 {C } x x , де x - усереднене значення поверхневої концентрації хлорофілу у значень xп листках рослин отримане за рівнянням числових значень (10). За допомогою інтерфейсу зв'язку 26 (з антеною 27) здійснюється передача отриманих даних у центральну біологічну лабораторію чи іншим споживачам інформації. Слід зазначити, то автоматична корекція значень коефіцієнтів підсилення вимірювальних каналів 11,12 і 13 може здійснюватися один раз на годину чи один раз за зміну, в залежності від умов експлуатації цифрового вимірювача. При умовах експлуатації, що не відповідають нормальним, корекція значень коефіцієнтів підсилення вимірювальних каналів здійснюється кожні 5-10 хвилин. Як видно з рівняння числових значень (9) та (10), результат вимірювання не залежить від абсолютних значень і довгострокової нестабільності параметрів функції перетворення вимірювальних каналів під дією зовнішніх дестабілізуючих факторів. Це приводить до підвищенню точності вимірювання при мінімально допустимої швидкодії цифрового вимірювача, що дорівнює сумарному часу виконання тактів вимірювання та такту обчислення проміжних результатів. Підвищення точності досягається також за рахунок виключення впливу на кінцевий результат похибок, обумовлених послабленням потужності потоків оптичного випромінювання за рахунок запотівання та забрудненням оптичних елементів вимірювача, неточного вибору коефіцієнту перекриття, виключення неідентичності перетворення у напругу U0 потоків оптичного випромінювання оптичними каналами. Таким чином, запропонований цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин забезпечує досягнення поставленої технічної задачі, тобто забезпечує автоматичне зменшення систематичних похибок вимірювання, а при багатократних вимірюваннях і статистичної обробки зменшує й випадкову складову похибки. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 Цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин, що містить джерело оптичного випромінювання, мікрооб'єктив, цифровий відліковий пристрій, інтерфейс зв'язку, до виходу якого підключена антена, набірне поле, загальна шина, два ідентичні оптикоелектронні вимірювальні канали, що містять послідовно з'єднані між собою мікрооб'єктив, оптичний фільтр, імерсійний фотоприймач і керований підсилювач, який відрізняється тим, що в нього додатково введені складена світлоподільна призма з трьома гранями, перший, другий та третій цифро-аналогові перетворювачі, кодокерований виконавчий механізм, третій вимірювальний канал, що ідентичний до перших двох, складений тримач зразка листка рослини, що містить основу у вигляді прямокутної оптично непрозорої призми та першу і другу оптично прозорі призми-кришки, які закріплюють відповідно розташовані на основі стандартний і досліджуваний зразки листків рослини, і сигнальний процесор, до цифрових входів-виходів порту "D" якого через загальну шину підключені цифрові входи-виходи набірного поля, кодокерованого виконавчого механізму і об'єднані між собою однойменні цифрові входи першого, другого та третього цифро-аналогових перетворювачів, аналогові виходи яких підключені до відповідних входів керування коефіцієнтом підсилення керованих підсилювачів кожного з трьох вимірювальних каналів, виходи яких з'єднані через аналогові входи порту "А", вбудованого комутатора каналів, зі входом вбудованого у сигнальний процесор аналогоцифрового перетворювача, оптичні входи вимірювальних каналів через відповідні грані світлоподільної призми і мікрооб'єктив оптично з'єднані з поверхнею зразка листка рослини, яка оптично підключена через другу грань другої оптично-прозорої призми-кришки тримача до джерела оптичного випромінювання, вхід керування якого підключений до виходу старшого розряду порту "С" сигнального процесора, цифрові входи-виходи порту "В" якого з'єднані з цифровими входами-виходами цифрового відлікового пристрою, а цифрові входи-виходи порту "С" з'єднані з цифровими входами-виходами інтерфейсу зв'язку. 6 UA 101242 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7