[發明專利]一種微型光纖光譜儀

無效

• 申請號: 201210461479.X
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102980658A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 孫杰;郭清剛;張俊;趙安兵
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G01J3/42
• 分類號: G01J3/42;G01J3/02;G01N21/87
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明屬于檢測儀器技術領域，涉及一種微型光纖光譜儀，使用了Y型反射式光纖傳輸激發和樣品輸出光，特別適用于珠寶檢測。

背景技術

光譜學是測量可見、紫外、近紅外和紅外波段光等波段光強強度分布的一種技術，被廣泛應用于多種材料結構與成分分析領域，如：材料、化學化工、物理、電子、環境檢測、醫藥、生物生化等領域都使用光譜作為物質檢驗檢測手段。傳統光譜測量儀由眾多電學、光學與機械等分立器件構成，需要極其復雜的光路系統與精密機械結構，這樣就增加了儀器維護困難，降低了儀器的使用可靠性，對儀器工作、存放環境也有嚴格的要求，且體積較大，限制了應用范圍。尤其是針對現場光譜測量的應用需求，傳統光譜儀難以解決，開發微型化光譜儀已經成為當前光譜測量技術的一大研究熱點。

隨著科技的進步，光纖技術和光纖加工技術已取得了迅猛的發展和完善。許多基于光纖技術的新型器件亦已嶄露頭角，其與傳統器件相比具有許多優勢，如：體積小、損耗低、抗干擾性強、成本低等。采用光纖作為光譜儀的導光媒介已成為光譜儀開發的主流技術之一。

目前市場對珠寶分析儀的要求越來越高，要求光譜儀具有實時性和較高的準確性，縮短傳統珠寶檢測的時間，降低珠寶檢測的誤差是設計者首要考慮因素，因此設計一種微型珠寶分析儀不僅可以降低珠寶檢測的門檻，而且能夠讓普通人快速掌握辨別珠寶真假和種類的能力。

發明內容

本發明目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種性能穩定的微型光纖光譜儀，可用于珠寶現場鑒定，提高對珠寶分析的速度，無測量儀器使用環境限制。

本發明提供的微型光纖光譜儀，包括光源、Y型反射式光纖、入射狹縫、準直透鏡、平面衍射光柵、凹面反射鏡、線陣CCD、數據采集卡和上位機；所述光譜儀使用Y型反射式光纖，其三個探頭如下設置：第一探頭與光纖的光源入射端連接，第二探頭與照射樣品的端口連接，第三探頭與光纖的輸出光端口連接。光源發出的輸出信號首先經Y型反射式光纖上的第一探頭進入Y型反射式光纖，經第二探頭照射到樣品上，遇到樣品后，反射回來的輸出信號再次進入Y型反射式光纖，并由Y型反射式光纖上的第三探頭出射，途中經過入射狹縫和準直透鏡的準直后，再依次通過平面衍射光柵、凹面反射鏡，最終照射到線陣CCD上，線陣CCD的輸出端連接數據采集卡，數據采集卡連接上位機，線陣CCD接收到的輸出信號經數據采集卡最后傳輸到上位機。

所述Y型反射式光纖的用于照射樣品的一端的光纖包括內層的光源傳輸光纖和外層的信號接收光纖，光源傳輸光纖和信號接收光纖之間由內套層隔開，信號接收光纖外周包覆外套層；光源傳輸光纖用于光源的入射光傳輸，信號接收光纖用于樣品反射回的輸出光傳輸。

所述的微型光纖光譜儀將實時采集的樣品信號與背景信號進行對比，消除了背景的不同光譜分布和外界本底對測量結果的影響。

本發明的有益效果：1、光譜儀中的準直透鏡能夠將入射狹縫出射的衍射光平行輸出，降低了光學系統的雜散光，提升了光譜儀的檢測效率及準確率。2、與現有光譜儀相比，以Y型反射式光纖替代普通單通道光纖作為導光媒介，在傳輸光源信號的同時也能夠傳輸樣品反射的信號，這樣便可以即時顯示樣品相對吸收量，提高對珠寶分析的能力。

附圖說明

圖1是微型光纖光譜儀的結構示意圖。

圖2是Y型反射式光纖的橫截面示意圖。

圖3是Y型反射式光纖結構示意圖。

圖4是光譜實時測量與顯示軟件操作流程圖。

圖中，光源1、Y型反射式光纖2、入射狹縫3、準直透鏡4、平面衍射光柵5、凹面反射鏡6、線陣CCD?7、數據采集卡8、上位機9、樣品10、第一探頭11、第二探頭12、第三探頭13、信號接收光纖14、光源傳輸光纖15、外套層16、內套層17。

具體實施方式

下面結合實例，對本發明做進一步詳述：

如圖1所示微型光纖光譜儀，該光譜儀由光源1、Y型反射式光纖2、入射狹縫3、準直透鏡4、平面衍射光柵5、凹面反射鏡6、線陣CCD7、數據采集卡8和上位機9組成；所述Y型光纖2應用于光譜儀當中，便于對待測信號的傳輸，Y型光纖2有三個探頭，分別為連接光源1的第一探頭11、照射樣品10的第二探頭12、和連接入射狹縫3的第三探頭13。