[發(fā)明專利]基于反射光斑像位置匹配進行信號耦合的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310207403.9
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103308164A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張叢森
• 申請（專利權(quán)）人: 南京寶光檢測技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11411
• 代理人: 曾少麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量裝置，特別涉及一種基于反射光斑像位置匹配進行信號耦合的方法，屬于精密測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在樣品光譜測量中,常采用透射法、積分球法及反射法進行光譜測量。其中反射法測量時光源及檢測器在樣品的同一側(cè)，最便捷的方式則是帶光纖耦合器的測量探頭，光源與探測器集成一起，這種方式在反射測量中最為常用。

對于平行的規(guī)則樣品，反射光的位置可以通過光學相關(guān)定律（如牛頓定律）計算精確預(yù)知，有確切的位置，可以通過計算和精確的機械定位耦合反射光信號；

對于不規(guī)則樣品或?qū)ΨQ性差的樣品，預(yù)知反射光的位置非常困難，即位置是不確定的。特別是在樣品顆粒很小時，微小的偏差就會造成反射光信號完全偏離，所以必須找到一種快速高效地耦合反射光信號的方法，快速地測量樣品。

傳統(tǒng)的解決方案是：

其一是采用探測器探頭直接對準被測物體的幾何中心位置的方法，由于不規(guī)則物體的折射光與幾何中心不重合,方向隨機變化，則探測器無法準確獲取物體的測量信號。

其二是采用積分球采樣的方式，既使得被照射物體各方向不規(guī)則透射光線經(jīng)積分球內(nèi)壁漫反射后，進行信號采集。典型的方法為0/d、d/0的方式；這種方法的優(yōu)點是經(jīng)積分球漫射后的光線比較均勻，便于探測器的信號采集，但其缺點是經(jīng)積分球漫射后，當被測物體積較小時，產(chǎn)生的出射光信號非常微弱，已無法進行滿足光譜特性的有效測量。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種光斑像耦合法解決了不確定或小信號反射光信號采集問題。

解決上述問題的技術(shù)方案為：基于反射光斑像位置匹配進行信號耦合的方法，采用設(shè)在工作平臺上的光源光纖照射被測物體，形成反射光斑像；移動工作平臺，調(diào)整反射光斑像位置，使反射光斑像與設(shè)在工作平臺上的光纖探測器中心探頭耦合并重疊，采集信號。

優(yōu)選地，所采用的光纖為Y型反射式耦合光纖。

優(yōu)選地，所述Y型反射式耦合光纖包括中心光纖耦合管、環(huán)形傳輸光纖。

優(yōu)選地，所述移動工作平臺包括透明平板玻璃、光纖定位裝置。

本發(fā)明的優(yōu)點在于通過反射光斑像指引,為不規(guī)則表面物體及極小顆粒樣品的光譜反射測量提供了快速高效的耦合方式。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為Y型光纖示意圖；

其中，空心圓為光源光纖,實心圓為工作光纖；

圖2為非對稱樣品產(chǎn)生的不確定位置光斑像；

圖3為根據(jù)反射光斑像進行信號耦合的示意圖；

圖4為本發(fā)明的實現(xiàn)裝置圖。

具體實施方式

為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。

光線照射到樣品表面時，會發(fā)生折射和反射現(xiàn)象，折射光進入透明或半透明樣品后，在樣品另一個分界面又會發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，光線的傳播方向遵守折射定律和反射定律。光線經(jīng)多次反射和折射后，會在與入射光呈平行或呈一定角度的方向上，與入射光傳播方向相反方向的平臺上（即在入射光源的一側(cè)），形成明亮的反射光點，光點的形狀與大小與樣品的大小成正比，光點的強度與樣品的折射率等物理性質(zhì)有關(guān)，我們將反射光點稱之為反射光斑像。反射光斑像是入射光線經(jīng)樣品反射、折射后形成的，帶有樣品經(jīng)選擇性吸收后的特性，攜帶有樣品的吸收特征信號，通過對反射光的信號測量（如光譜分析），可以得到樣品的相關(guān)屬性，如折射率、顏色、光譜吸收等。所以快速高效地耦合樣品的反射光信號，在測量中至關(guān)重要。

由于反射光斑像能明確提示反射光的位置，通過耦合反射光斑像的位置就可以精確地耦合反射光信號。

本發(fā)明提供基于反射光斑像位置匹配進行信號耦合的方法，采用設(shè)在工作平臺2上的光源光纖照射被測物體1，形成反射光斑像；移動工作平臺2，調(diào)整反射光斑像位置，使反射光斑像與設(shè)在工作平臺2上的光纖探測器中心探頭耦合并重疊，采集信號。

如圖1，在本實施例中，所采用的光纖為Y型反射式耦合光纖3。Y型反射式耦合光纖包括中心光纖耦合管、環(huán)形傳輸光纖。

如圖2，在某些情況下，光線經(jīng)非對稱樣品反射后,產(chǎn)生不確定位置的反射光斑像,與工作的光纖有較大的偏差。

如圖3，通過移動工作平臺，調(diào)整反射光斑像位置，使其精確與光纖探測器中心探頭耦合并重疊。此時，要選擇與被測物光斑像匹配的耦合光纖的有效數(shù)值孔徑。