Способ измерения высоты растительного покрова и устройство для его осуществления

/О СВИДЕТЕЛ ЬС ТОР кро фо сто ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1349723, кл, А 01 0 7/00, 1985.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к средствам для измерения высоты растительного покрова,Целью изобретения является повышениеточности. 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 пова содержит датчик расстояния, датчиктометра и электронный блок. Датчик расяния состоит иэ оптотронной пары в виде источника 1 излучения, приемника 2 излучения и вертикальной стойки 3 с отвер 1665950 А 1 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 с,п.ф-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 коэффици 1665950ентов усилений), сумматоры 13 - 15, компаратор 16, усилители 16 и 17, усилитель 18 сэкспоненциальной характеристикой, потенциометр 19 регулировки характеристикиэкспоненты, лоарифмический усилитель20, потенциометр 21 регулировки характеристики логарифмического усилителя 20,формирователь 22 импульсов, дешифратор23, счетчик 24, цифроаналоговый преобразователь 25, потенциометр 26, индикатор 27аналогового сигнала, цифровой индикатор28 и выклюЧатель 29. В электронный блокпомимо сигналов от фотоприемников 4 и 5поступает сигнал ст приемника 2 излучения,на который падает излучение от источника1 излучения, модулированное отверстиямистойки 3,Способ измеоения частоты растительного пск рГВЗ ре1 зуется;. ри рэботс 1устройства следу;ощим образом.Фиксируются условия освещения, ПоиЭ 1 ОМ Пэтчики УСТЗНЭВЛИВЗЮТСЯ НЗД ПОКРОвом, Перед входной щель;о светорэссеива, ощей пслости 6 устанавливаетсярзссеивэтель 7 кэк пОкзззнс нз фиГ.1, УГОЛприема излучения датчика фотодтрэ приэтом рзв 8 н 2, э отношение спектральныхЯркост 8 Й рэссеивэтелЯ 7 В и с В ИК-Диапазоне к спектральной яркости в красном диапазоне пропорционально отношениюосвещенностей покрова в этих же спектральных диапззОнзх Для выпслндния этоОусловия необходимо, чтобы пропускание чер 8 э стенку ОэссеиВателя 7 было н 8 сел 8 ктивнс к сп 8 кГрэльнсму составу солнечнсГОизлучения в красном и ИК-спектральных интервалах, а индикатрисы пропускания былиоднотипны, Эти условия Вьполняются пришиОин 8 проточки Озсс 8 ивзтеля ( рэвнои 2 э- За, где а - ширина входной щели светорассеивающей полости 6, когда стенка с выполнена из светорассеивающего матированногоматериала, например из фторопластэ или молоччого стекла, а поверхности рассеивателя7 покрыты составом для покрытия фотометрических шаров,В указанном положении датчиков и рассеивателч 7 пстенциометрами усилителей11 и 12 за счет введения коэффициента К 2производится выравнивание сигналов в каналах К.19 Оик -- 9 Ок, Сигнал на выходе сумматора 13 в этот момент равен нуло, з навыходе потенциирующего усилителя 16 равен единице, Затеи рассеиватель 7 смеща ется в положение, которое показано нафиг.2, и датчик устанавливают над покровом так, чтобы нижняя граница поля зренияфотометра совпадала с раницей измеряемого участка, В этом положении выполняется Операция измерения и фиксэции сигнала фона Оф - отношение спектральных яркостей растительного фона. 0 величине усилителя 16 растительного фона судят по сигналу на выходе усилителя 16 (в 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 Оф (точка с), 10 следовательно, на выходе сумматора 14 устанавливается значение, равное единице, Затем медленно погружают датчик фото- метра в растительный покров и по сигналу на Выходе усилителя 16 (точка а) определя15 от глубину 2, на которой сигнал прибораО 7 достигает значения Оа = ЗОф. Экспериментальные исследования показали, что для зерновых и сеяных трав при дальнейшем поружении датчика в растения, раститель ный покров не оказывает существенногозначения на вертикальный профиль кривой О(ф Определенное значение глубины 2 является реперной точкой для установления по. тенциометром 19 характеристик экспоненты 25 а такой, чтобы на границе 2 при подключенных цифроаналоговом преобразователе 25 и усилителе 18 и погружении датчика фотометра в растение значение Оф е х составляло не более 5;ь от своего исходного значения Оф.Настроенным таким образом приборомсначала осуществляют градуировочйые измерения, в ходе которых на 20 - 30 участках определяют среднее значение коэффициентз К = Опор /Осаке, характерное данному виду растительного покрова. Значения Оп 0 Р+ при градуировочных измерениях определаот устанавливая датчик фотометра в положение, соответствующее средней высоте растений по результатам измерений линейной высоты отдельных растений в Зоне видимости фотометра, Значения Оиакс определяются как абсолютные максимумы сигнала фотсметра 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 от фона и измеряется значение максимального сигнала для заданной густоты растительного покрова; определяется Опор = Окс.К и устанавливается значение порогового сигнала: производятся измерения высотырастительного 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 Опор определяют какОпор = К 1 КВмакс Офе- Йегде К, - коэффициент, пропорционадьный отношению освещенности растительного покрова в двух участках спектоа;Оф - сигнал, пропорциональный отношению спектральных яркостей растительного фона в двух участках спектра;Е - глубина погружения измерителя яркости в растительный покров;а - коэффициент, пропорциональный скорости увеличения сигнала измерителя яркости по мере погружения его в растительный покров,5 10 15 20 25 30 35 40 45 2, Устройство для измерения высоты растительного 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 учета 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.Киштулинец Техред М,Моргентал Корректор Н.Корол едак каз 2469 Тираж 393 Подписное ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101