Цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин

Реферат: Винахід належить до галузі вимірювальної техніки і може бути використаний при створенні високоточних вимірювачів поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин різних видів. Цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин за рахунок того, щодо нього введені підключені до загальної шини база даних, другий виконавчий механізм, конденсор, прямокутний оптично непрозорий тримач з дзеркальними гранями, перша та друга прямокутні оптично прозорі кришки-призми забезпечує автоматичне виключення систематичних похибок вимірювання, а при багаторазових вимірюваннях зменшує й випадкову складову похибки. UA 102577 C2 (12) UA 102577 C2 UA 102577 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 вміст 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. G01N 21/64), 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 свої 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=oper a&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=KLf0TZ7MIs-6Aauv4n2Bg&sa=X&oi=translate&ct=result&resnum=4&ved=0CEAQ7gEwAzgU&prev=/search%3Fq% 3Dchlorophyll%2Bcontent%2Bmeters%26start%3D20 %26hl%3Dru%26client%3Dopera%26sa%3DN %26rls%3Dru%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 факторі. 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  С x  ln UИК UК   1   UИК k ПХ , Л Л Л де Сх - поверхнева концентрація хлорофілу; UИК - напруга, пропорційна інтенсивність Л сумарного потоку оптичного випромінювання, що пройшов через досліджуваний зразок листка 50 55 на інфрачервоній (опорній) довжини хвилі; U К  - напруга, пропорційна інтенсивності потоку Л оптичного випромінювання, що пройшов через досліджуваний зразок листка на червоній довжині хвилі; k К  - питомий коефіцієнт поглинання потоку оптичного випромінювання ПХ хлорофілом; α - 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 точного встановлення значення коефіцієнта перекриття. Наявність двох вимірювальних каналів також приводить до неминучої неідентичності параметрів функції перетворення, тобто до 1 UA 102577 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 додаткових похибок вимірювання. Крім того, відомий цифровий вимірювач реалізує метод з помилковою моделлю перетворення концентрації у напругу, яка не враховує дію забруднення та запотівання оптичних елементів каналів на результат вимірювання, а також послаблення ними потоку 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, забезпечилось би підвищення точності визначення поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин, 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. Вирішення поставленої технічної задачі досягається тим, що цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин включає джерело оптичного випромінювання, сигнальний процесор, цифровий відліковий пристрій, клавіатуру, загальну шину, цифро-аналоговий перетворювач, перший виконавчий механізм та оптико-електронний вимірювальний канал, що включає послідовно з'єднані між собою блок оптичних фільтрів, фокусуючу лінзу, фотоприймач і керований підсилювач, вхід керування якого підключений до виходу цифро-аналогового перетворювача, аналоговий вихід з'єднаний з аналоговим входом порту "А" сигнального процесора, цифрові входи-виходи порту "В" якого підключені через загальну шину до цифрових входів-виходів клавіатури, цифрового відлікового пристрою, цифроаналогового перетворювача та першого виконавчого механізму, вихід якого жорстко з'єднаний з блоком оптичних фільтрів. Від відомих він відрізняється тим, що в нього додатково введені підключені до загальної шини база даних і другий виконавчий механізм, конденсор, що розташований між фокусуючою лінзою і входом фотоприймача, прямокутний оптично непрозорий тримач з дзеркальними гранями, перша та друга прямокутні оптично прозорі кришки-призми, що з'єднані через стандартний і досліджуваний зразки листка рослини з прямокутним оптично непрозорим тримачем, причому горизонтальна грань другої оптично прозорої кришки-призми оптично з'єднана через перший мікрооб'єктив до джерела оптичного випромінювання, вертикальна грань оптично підключена через другий мікрооб'єктив, блок оптичних фільтрів, фокусуючу лінзу і конденсор до входу фотоприймача, а вихід другого виконавчого механізму жорстко з'єднаний з прямокутним оптично непрозорим тримачем стандартного і досліджуваного зразків листків рослини. На кресленні наведена функціональна схема цифрового вимірювача поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин, де 1 - тримач зразків листка рослини, що виконаний у вигляді прямокутної оптично непрозорої призми з дзеркальними гранями; 2 і 3 - перша і друга оптично прозорі призми-кришки; 4 і 5 - досліджуваний та стандартний зразки листка рослини; 6 другий виконавчий механізм; 7 - джерело оптичного випромінювання; 8 і 9 - перший та другий мікрооб'єктиви; 10 - блок оптичних фільтрів; 11 - перший виконавчий механізм; 12 - фокусуюча лінза; 13 - конденсор; 14 - фотоприймач; 15 - керований підсилювач; 16 - цифро-аналоговий перетворювач; 17 - сигнальний процесор; 18 - загальна шина; 19 - клавіатура; 20 - цифровий відліковий пристрій; 21 - база даних. При цьому цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин включає в собі джерело оптичного випромінювання 7, сигнальний процесор 17, цифровий відліковий пристрій 20, клавіатуру 19, загальну шину 18, цифро-аналоговий перетворювач 16, перший виконавчий механізм 11, та оптико-електронний вимірювальний канал, що включає в собі послідовно з'єднані між собою блок оптичних фільтрів 10, фокусуючу лінзу 12, фотоприймач 14 і керований підсилювач 15. Вхід керування підсилювача 15 підключений до виходу цифро-аналогового перетворювача 16, аналоговий вихід підсилювача 15 з'єднаний з аналоговим входом порту "А" сигнального процесора 17, цифрові входи-виходи порту "В" якого підключені через загальну шину 18 до цифрових входів-виходів клавіатури 19, до цифрового відлікового пристрою 20, до цифроаналогового перетворювача 16 та до першого виконавчого механізму 11, вихід якого жорстко з'єднаний з блоком оптичних фільтрів 10. Цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин від відомих відрізняється тим, що в нього додатково введені підключені до загальної шини 18 база даних 21 2 UA 102577 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 і другий виконавчий механізм 6, конденсор 13, що розташований між фокусуючою лінзою 12 і входом фотоприймача 14. До цифрового вимірювача поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин додатково введені також прямокутний оптично непрозорий тримач 1 з дзеркальними гранями, перша та друга прямокутні оптично прозорі кришки-призми 2 і 3, що з'єднані через стандартний і досліджуваний зразки 4 і 5 листка рослини з прямокутним оптично непрозорим тримачем 1. Горизонтальна грань другої оптично прозорої кришки-призми 3 оптично з'єднана через перший мікрооб'єктив 8 до джерела оптичного випромінювання 7, вертикальна грань оптично підключена через другий мікрооб'єктив 9, блок оптичних фільтрів 10, фокусуючу лінзу 12 і конденсор 13 до входу фотоприймача 14. Вихід другого виконавчого механізму 6 жорстко з'єднаний з прямокутним оптично непрозорим тримачем 1 стандартного і досліджуваного зразків листків рослини 4 і 5. 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 20 показує нулі. За командою з сигнального процесора 17 включається джерело оптичного випромінювання 7. Значення коефіцієнтів поглинання хлорофілу а і хлорофілу b апріорі відомі за спектральними характеристиками досліджуваних рослин. За допомогою клавіатури 19 у базу даних 21 записують паспортні значення параметрів стандартного зразка листка в залежності від виду досліджуваної рослини, зокрема: значення поверхневої концентрації C0, значення площі s0 та коефіцієнта перекриття kп0. Крім того, у оперативну пам'ять записують значення коефіцієнтів поглинання kλ1 і kλ2 потоку оптичного випромінювання, коефіцієнтів розсіювання kрх і kр0 та коефіцієнта перекриття kпх хлоропластами листка досліджуваної рослини, що містять хлорофіл, наприклад вибирають kpх=0,1, kр0=0,15 а kпх вибирають у межах 0,85≤kпх≤0,95(0,99). Спочатку, до проведення вимірювань, за командою з сигнального процесора 17, виконується операція автоматичного вирівнювання значень коефіцієнтів передачі оптикоелектронного каналу на трьох довжинах хвиль. Для цього, при відсутності зразків 4 і 5 листків рослини у тримачі 1, за командою з сигнального процесора 17 на початку кожного такту вимірювання подається відповідний цифровий сигнал на входи першого виконавчого механізму 11. За допомогою останнього у оптико-електронний канал почергово встановлюються оптичні фільтри на довжини хвиль λ1, λ2 і λ3. За другою командою включається джерело оптичного випромінювання 7. Потік оптичного випромінювання потужністю Ф0 від джерела 7 надходить на дзеркальну грань тримача 1, відбивається від неї і через другий мікрооб'єктив, блок оптичних фільтрів 10, фокусуючи лінзу 12 і конденсор 13 надходить на вхід фотоприймача 15. В кожному такті вихідний сигнал фотоприймача 15 підсилюється і у вигляді напруг U01, U02 і U03 надходить через аналогові входи порту "А" сигнального процесора 17 на входи аналогового комутатора каналів (вбудованого у сигнальний процесор 17), що з'єднаний з вбудованим аналого-цифровим перетворювачем. В результаті аналого-цифрового перетворення у оперативну пам'ять сигнального процесора 17 почергово надходять коди N01, N02 і N03 напруг. Отримані числові значення порівнюються з числовим значенням N0 напруги U0=5 В. У разі їх нерівності на цифрові входи цифро-аналогового перетворювача 16 надходить код різниці, що перетворюється у напругу і здійснює керування коефіцієнтом підсилення підсилювача 15. Таким чином, в кожному такті вимірювання встановлюються такі значення коефіцієнтів підсилення керованого підсилювача 15, при яких забезпечується рівність значень вихідних напруг оптикоелектронного каналу п'яти вольтам, тобто Uк1=Uк2=U0=5 В, або N01=N02=N0. Таким чином, ще до проведення вимірювань здійснюється встановлення необхідних значень коефіцієнтів підсилення керованого підсилювача у кожному такті вимірювань. У першому, другому і третьому тактах вимірювання тримач 1 за командою з сигнального процесора 17 встановлюється і знаходиться у положенні, що показано на фігурі, за допомогою поворотного виконавчого механізму 6. Потік оптичного випромінювання, що генерує джерело оптичного випромінювання 7 у заданому діапазоні довжин хвиль, фокусується через оптично прозору призму-кришку 3 тримача 1 на поверхню стандартного зразка 5 листка рослини (див. креслення). Поглинений та відбитий від поверхні зразка 5 під кутом 90° послаблений потік оптичного випромінювання надходить на мікрооб'єктив 9. За допомогою останнього сфокусований та 3 UA 102577 C2 5 10 структуризований (паралельний) відбитий потік оптичного випромінювання надходить, через оптичний фільтр 10 з довжиною хвилі λ1, λ2 чи λ3 на фокусуючу лінзу 12 (див. креслення). За допомогою блока оптичних фільтрів 10 в кожному з трьох тактів вимірювання виділяються спектральні потоки оптичного випромінювання на довжинах хвиль λ1, λ2 чи λ3 відповідно, і зі смугою пропускання 2Δλ0. Зазначені потоки оптичного випромінювання за допомогою фотоприймача 14 перетворюються у напруги, підсилюються у задане число раз за допомогою керованого підсилювача 15. В результаті на аналоговий вхід порту "A" сигнального процесора 17 надходять, відповідно, напруги U1, U2 і U3. За допомогою вбудованого аналогоцифрового перетворювача напруги U1, U2 і U3 почергово перетворюються, відповідно, у коди чисел: k C  C C k s B В  k s B В  N1  S1U0 1  k п0e 1 0 m 0 p 0 0 оп пз  1  k п0 е p 0 0 оп пз    S1U'01 ,       15 20 25 де S1 - крутість аналого-цифрового перетворення; U0 - нормована за значенням напруга (U0=U0λ1=S'л1kф1Ф0); S'л1 - крутість перетворення спектрального потоку оптичного випромінювання у напругу на робочій довжині хвилі на момент проведення вимірювання, причому {S'л1}={Sл1}(1+γл1); Sл1 - номінальна за значенням крутість потоку оптичного випромінювання у напругу на момент введення в дію засобу вимірювання; γл1={ΔS1}/{Sлі1} відносна похибка перетворення (чутливості) оптико-електронного каналу від зміни параметрів лінійної функції перетворення під дією дестабілізуючих факторів; kλ1 - коефіцієнти поглинання потоку оптичного випромінювання на робочій довжині хвилі λ1; kф1 - коефіцієнт передачі оптичного фільтра на робочій довжині хвилі λ1; kр0 - коефіцієнт розсіювання потоку оптичного випромінювання стандартним зразком листка заданої площі; s0 - площа поверхні зразка листка рослини (нормована за значенням); ΔU'0 - зміщення функції перетворення від дії дестабілізуючих факторів; kп0- коефіцієнт перекриття хлоропластами зразків листка рослини; Сm=100 %;  k C  C m  C 0 k p 0 s 0  B оп  В пз   k s  B  В  N2  S 2U0 1  k п0 e  2 x  1  k п0 е p 0 0 оп пз    S 2 U'01 ,       30 40 50 (3) де U0=U0λ3=S'л3kф3Ф0; S3 - крутість перетворення вбудованого аналого-цифрового перетворювача; S'л3 - крутість перетворення потоку оптичного випромінювання у напругу на довжині хвилі λ3. У четвертому такті блок оптичних фільтрів встановлюють у крайнє нижнє положення (див. на кресленні позначений чорним кольором оптичний фільтр блока 10), при якому перекривається потік оптичного випромінювання від мікрооб'єктива 9 на фокусуючу лінзу 12. При нульовому значенні оптичного сигналу вихідна напруга підсилювача 15 вимірювального каналу перетворюється у код числа  k C  Cm  C 0 k p s 0 B оп В пз   k s B В  N4  S3U00 1  k п0 e  3 0  1  k п0 е p0 0 оп пз       ,     S3 U'01  S3 U'01 45 (2) де всі позначення ті ж, як у (1), але для довжини хвилі А, 2; U0=U0λ2=S'л2kф2Ф0; S2 - крутість перетворення вбудованого аналого-цифрового перетворювача; S'k2 - крутість перетворення спектрального потоку оптичного випромінювання у напругу на довжині хвилі λ2;  k C  C m  C 0 k p 0 s 0  B оп  В пз   k s  B  В  N3  S 3U0 1  k п0 e  3 x  1  k п0 е p 0 0 оп пз    S 3 U'01 ,       35 (1) (4) де U00=S'л3kф3Ф00 - нульове значення напруги, отримане при нульовому значенні оптичного сигналу, тобто при {Ф00}=0. Кожний з отриманих кодів чисел (1), (2), (3) і (4) запам'ятовується у оперативній пам'яті сигнального процесора 17. Після цього, за командою з сигнального процесора 28 тримач 1 встановлюється у нове положення, протилежне показаному на кресленні, за допомогою поворотного виконавчого механізму 6. При цьому потік оптичного випромінювання з виходу джерела 7 надходить вже на досліджуваний зразок листка рослини, а не на стандартний. 4 UA 102577 C2 5 10 15 У п'ятому, шостому та сьомому тактах вимірювання аналогічно, і як й у першому, другому й третьому тактах вимірювання, потік оптичного випромінювання, що генерує джерело 7 оптичного випромінювання, надходить через перший мікрооб'єктив 8 і оптично прозору призмукришку 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 через мікрооб'єктив 9, оптичний фільтр 10, фокусуючу лінзу 12 і конденсор 13 на вхід фотоприймача 14. В кожному з зазначених тактів за допомогою блока оптичних фільтрів 10 виділяються спектральні потоки оптичного випромінювання на довжинах хвиль λ1, λ2 і λ3, відповідно, і зі смугою пропускання 2Δλ0. Зазначені потоки оптичного випромінювання за допомогою фотоприймача 14 перетворюються у напруги і підсилюються у задане число раз за допомогою керованого підсилювача 15. В результаті на аналоговий вхід порту "А" сигнального процесора 17 надходять, відповідно, напруги U'1, U'2 і U'3. За допомогою вбудованого аналого-цифрового перетворювача напруги U'1, U'2 і U'3 почергово перетворюються, відповідно, у коди чисел:  k C  C m  C x k px s x B оп В пз   k s B В  N'1  S1U0 1  k пx e 1 x  1  k пx е px x оп пз    S1U'01 ,       (5) де kрх - коефіцієнт розсіювання потоку оптичного випромінювання досліджуваним зразком листка заданої площі; sx - площа поверхні досліджуваного зразка листка рослини (нормована за значенням); kпх - коефіцієнт перекриття хлоропластами досліджуваного зразка листка рослини; 20 (6)  k C  C m  C x k px s 0  B оп  В пз   k s  B  В  N'3  S3U0 1  k пx e  3 x  1  k пx е px 0 оп пз    S3 U'01 ,       25  k C  C m  C x k px s x  B оп  В пз   k s  B  В  N' 2  S 2U0 1  k пx e  2 x  1  k пx е px x оп пз    S 2 U'01 ,       (7) У восьмому такті блок оптичних фільтрів встановлюють у крайнє нижнє положення (див. на кресленні позначений чорним кольором оптичний фільтр блока 10), при якому перекривається потік оптичного випромінювання від мікрооб'єктива 9 на фокусуючу лінзу 12. При нульовому значенні оптичного сигналу вихідну напругу підсилювача 15 перетворюють у код числа  k C  Cm  C x k p s x B оп В пз   k s B В  N' 4  S3U00 1  k пx e  3 x  1  k пx е px x оп пз       ,     S3 U'01  S3 U'01 30 (8) Кожний з отриманих кодів чисел (5), (6), (7) і (8) запам'ятовується у оперативній пам'яті сигнального процесора 17. У останньому такті обробки результатів проміжних вимірювань визначають дійсне значення {Сх} чи NCx. поверхневої концентрації хлорофілу за рівнянням числових значень, що представлене у неявному вигляді як:  C  C C k s  k  C  C C k s  k m x px x m x px x k 'пх N'1 N' 2 e 1 x  e 2 x ,   k 'п0 N1  N2 e  k 1 C 0  C m  C 0 k p 0 s 0   e  k  2 C x  C 0  C 0 k p 0 s 0  (9) 35 40 де k'пх=(N'3-N'4)/N'3, k'п0=U3-U4/U3. Питома поверхнева концентрація визначається за рівнянням числових значень {cхп}={Cx}/{sx}. 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:  C  C C k s  k  C  C C k s  k m x px x m x px x k "пх N'1  N' 2 e 1 x  e 2 x ,    k 1 C 0  C m  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 5 (10) UA 102577 C2  5 10 15 20 25 30  де k"пх  N'3  N' 4 / N'3 , k"п0  U3  U4 / U3 . У цьому випадку питома поверхнева концентрація визначається за рівнянням числових значень c хп  С х / s x  , де С х  - усереднене значення поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин отримане за рівнянням числових значень (10). Слід зазначити, що автоматичне вирівнювання значень коефіцієнтів передачі оптикоелектронного каналу для різних довжин хвиль 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, вирівнювання значень коефіцієнтів підсилення вимірювальних каналів здійснюється при кожному циклі (цикл - сукупність тактів вимірювання та обчислення отриманих результатів) вимірювання поверхневої концентрації листка рослини. Як видно з рівняння числових значень (9) та (10), результат вимірювання не залежить від абсолютних значень і довгострокової нестабільності параметрів функції перетворення вимірювального каналу під дією зовнішніх дестабілізуючих факторів. Останнє забезпечується за рахунок часового розділення вимірювальних каналів. Це приводить до підвищення точності вимірювання тому, що параметри оптико-електронного каналу не встигають суттєво змінитися за цикл вимірювання за рахунок дії зовнішніх дестабілізуючих факторів. Введення у цифровий вимірювач першого мікрооб'єктива, бази даних, другого виконавчого механізму, конденсора, прямокутного оптично непрозорого тримача з дзеркальними гранями, двох прямокутних оптично прозорих кришок-призм, з'єднаних між собою та з іншими функціональними блоками цифрового вимірювача визначеним чином, забезпечує, разом з запропонованою моделлю та новою стратегією надлишкових вимірювань, підвищення точності вимірювання поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин. 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 коефіцієнта перекриття, виключення неідентичності перетворення у напругуU0 потоків оптичного випромінювання оптичними каналами. Виключення адитивної складової похибки вимірювання здійснюється за рахунок виконання операції віднімання (див, (9) і (10)), а мультиплікативної складової - за рахунок операції ділення двох результатів, у яких вже відсутня адитивна похибка. 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 статистичній обробці зменшує й випадкову складову похибки. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 Цифровий вимірювач поверхневої концентрації хлорофілу у листках рослин, що містить джерело оптичного випромінювання, сигнальний процесор, цифровий відліковий пристрій, клавіатуру, загальну шину, цифро-аналоговий перетворювач, перший виконавчий механізм та оптико-електронний вимірювальний канал, що включає послідовно з'єднані між собою блок оптичних фільтрів, фокусуючу лінзу, фотоприймач і керований підсилювач, вхід керування якого підключений до виходу цифро-аналогового перетворювача, аналоговий вихід з'єднаний з аналоговим входом порту ″А″ сигнального процесора, цифрові входи-виходи порту ″В″ якого підключені через загальну шину до цифрових входів-виходів клавіатури, цифрового відлікового пристрою, цифро-аналогового перетворювача та першого виконавчого механізму, вихід якого жорстко з'єднаний з блоком оптичних фільтрів, який відрізняється тим, що в нього додатково введені підключені до загальної шини база даних і другий виконавчий механізм, конденсор, що розташований між фокусуючою лінзою і входом фотоприймача, прямокутний оптично непрозорий тримач з дзеркальними гранями, перша та друга прямокутні оптично прозорі кришки-призми, що з'єднані через стандартний і досліджуваний зразки листка рослини з прямокутним оптично непрозорим тримачем, причому горизонтальна грань другої оптично прозорої кришки-призми оптично з'єднана через перший мікрооб'єктив до джерела оптичного випромінювання, вертикальна грань оптично підключена через другий мікрооб'єктив, блок оптичних фільтрів, фокусуючу лінзу і конденсор до входу фотоприймача, а вихід другого виконавчого механізму жорстко з'єднаний з прямокутним оптично непрозорим тримачем стандартного і досліджуваного зразків листків рослини. 6 UA 102577 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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