Способ измерения высоты растительного покрова и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК о 4 А вс 7 гог ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии (2) А. А. Ген и Н. Д. Сидоренков(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) СГ 10 СОБ 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 фото метром. 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 (1 ц ) величины 11 р = 1 макс К, где К определяют по результатам градуировочных измерений как отношение величины сигнала1349723 А для средней высоты растений к максимальной величине сигнала, соответствующего данному конкретному типу и густоте растений; 1 чике - максимальный сигнал для произвольной густоты растений. Устройство для измерения высоты растительного покрова содержит вертикальную стойку 14 с перемещающимся по ней ДР 1. Вертикальная стойка 14 снабжена выполненными на равном расстоянии друг от друга сквозными отверстиями. Излучатель 2 и фотоприемник 3 излучения установлены го разные стороны стойки 4 соосно между собой и с упомянутыми отверстияи. ДР 1 снабжен рассеивающей замкнутой цилиндрической полостью 12. В наружнои 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. ДР 1 перемещается по стойке 14 с постоянной скоростью. При входе в растительный покров он автоматически включается фотометром. Фотометр образован фотоприемникамии 8 и рассеивающей полостью 12. Индикатор 21 блока 23 управления фиксирует высоту измеряемого растительного покрова. 2 с.п. ф-лы, 1 ил,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 рас- стОЯниЯ нахоДитсЯ наД посевом) ДО 1 макс (плоскость максимальной плотности растительного покрова). В промежутке от нуля до 1 макс НаХодИТСЯ СИГНаЛ 1.)пор, СООТВЕТСТ- вующий средней высоте растительного покрова (называемой в дальнейшем пороговым). Для определения порогового уровня сигнала датчика расстояния прибора Ьпор, соответствуюшего средней высоте растительного покрова Ьо, проводят градуировочные измерения: измеряют мерной линейкой высоту растений в зоне чувствительности прибора (в круге диаметром д), затем датчик расстояния устанавливают на высоте )о, соответствующей среднему значению измеренных высот, и фиксируют пороговый уровень сигнала Бпор. При измерении посевов с отличной от существующих при градуировочных измерениях густотой пороговый уровень сигнаала определякп как1.3 пор = К макс,%где 1 макс - сигнал, соответствующий максимальной плотности растительного покрова в горизонтальной плоскости посева с густотой, отличной от градуировочных измерений;К -- коэффициент, установленный поградуировочным измерениям, РаВНЫй3 пор/1 макс,Градуировочные измерения производят для различающихся по строению типов растительного покрова и фаз их развития. Диаметр д ограничивает размер круга, за которым растения вызывают изменение сигнала не более чем на 5 О 5,. Поскольку соотношение Ьо/й "с присуще более ограниченной выборке, можно с целью уменьшения количества измерений линейкой ограничить диаметр дю калибровочным кольцом с диффузно-отражаюшим покрытием, массовые измерения высоты растительного покрова заключаются в определении положения Ьо по уровню сигнала 1 пор, 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, фотоприемники 7 и 8 со светофильтрами 9 и 10, соответственно ограничиваюШими 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 замкнутой рассеивающей полости 12 выполнено в виде круговой,шели и образовано фланцами труб 5 и 6.Подвижный датчик 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, входы 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, имеюшее на внутренней поверхности диффузно-отражаюшее покрытие.Электронные блоки устройства: логарифмические усилители 20, сумматор 19, компаратор 17, формирователь 15, счетчик6 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 рассеиваюшую цилиндрическую полость. Интенсивность поступающего в полость светового потока измеряется двумя фотоприемниками 7 и 8, чувствительными в красном и инфракрасном диапазоне. Сигналы фотоприемников 7 и 8 усиливаются логарифмическими усилителями 20 и поступают на сум1349723 формула изобретения 40 Составитель С. ЗаруцкийРедактор М. Бланар Техред И. Верее Корректор М МаксимишинецЗаказ 4940/1 Тираж 628 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4,8Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 матор 9. Если величина сигнала, поступа 1 ощего с сумматора 9, больше потен.циала1 п.р, устанавливаемого потенциометром 18, то сигнал, снимаемый с компаратора 17, больше нуля и он включает 5 счетчик 15 импульсов. Количество импульсов соответствует пройденному расстоянию в сантиметрах, эта величина индицирует индикатором 21. Расстояние, найденное датчикомрасстояния, между тоцкой 11 о на вертикальной стойке 14, соответствуюц 1 ей потенциалу 1 вор, установленному по градуировочным измерениям, и поверхностью земли равно высоте растительного покрова.Датчикрасстояния перемещается вниз по стойке 14 под действием силы земного при 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, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью повышения производительности, датчик расстояния включают фотометром, которым измеряют спектральную яркость в горизонтальнои плос. кости в двух участках спектра - красном и инфракрасном, при этом сигнал на включение датчика расстояния фотометр выдает при достижении в нем порогового сигНаЛа .3 и.а величИНЫПор = .3 чаксК,где К - 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;.3 иакс - МаКСИМаЛЬНЫй СИГННЛ ДЛЯ ПРОИЗВОЛЬной густоты растений. 452. Устройство для измерения высоты растительного покрова, содержащее вертикальную стойку, установленный с возможностью перемещения по стойке датчик рассояния с злчатслем и приемником излчения, механизм стабилизации скорости перемец 1 ения датчика расстоЯниЯ и блок управления, отличающееся тем, что, вертикальная стойка снаожена выполненными на равном расстоянии друг от друга сквозными отверстиями, а излучатель и приемник излучения установлены по разные стосгойки соосно между соооймянутыми отверстиями, дат шк расстояния снабжен рассеивающей замкнутой цилиндрической полостью, образованной внешней поверхностью внутренней трубы с фланцами, установленной с возможностью перемещения по вертикальной стойке, и внутренней поверхностью внешней трубы с фланцем, которая закреплена соосно на внутренней трубе на расстоянии 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 - фото- приемник инфракрасного участка спектра, причем оба фотоприемника с внешней стороны закрыты непрозрачными для данного участка спеюра светофильтрами, при этом входное отверстие рассеивающей полости, образованное фла:Н 1 ами внутренней и наружной труб, вьшолнено в ви,1 е круглой щели таким образом, чтобы угол приема потока излучения не превышал пяти грз,1 усов, блок управления устройством, в свою очередь, снабжен двумя логарифмическими усилителями, компаратором, сумматором, формирои счетч:ком импульсов, индикатором и потенциометром установки порогового напряжения, при этом фотоприемники в красном и инфракрасном участках спектра соединены через соответствующие логарифмические усилители с входами сумматора, вь 1 ход которого связан с первым входом компаратора, выход котороо. в свою очередь, соединеч 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 приемником излучения, причем выход с,етчика импульсов соединен с индикатором.