[實用新型]一種基于參考光信號的雙路對比測量光譜儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821732032.0
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN209117578U
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王智宏;孫澎勇;王豫喆;劉杰
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/59;G01N21/01
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王立文

本實用新型涉及一種基于參考光信號的雙路對比測量光譜儀，由雙路取樣器經(jīng)雙路探測采集模塊、處理控制電路連接，光源模塊經(jīng)單色器與雙路取樣器連接，電源連接雙路探測采集模塊、處理控制電路、光源模塊和單色器，處理控制電路連接單色器和上位機(jī)構(gòu)成。用雙路取樣器將掃描單色光分為與樣品或參比作用后的測量光和參考光，分別由雙路探測采集模塊同時獲得兩路光信號測量值，以二者之比作為光譜掃描測量數(shù)據(jù)，以光譜儀器參比、背景、樣品的光譜掃描測量數(shù)據(jù)計算被測樣品反射率或透過率以及吸光度光譜數(shù)據(jù)。與單光路光譜儀相比，有效地消除光源穩(wěn)定性對儀器穩(wěn)定性的影響，與現(xiàn)有雙光路光譜儀比較，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，特別適用于便攜式儀器的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種便攜式光譜儀消除光源穩(wěn)定性影響的系統(tǒng)與方法，尤其是基于參考光的信號雙路探測對比校正測量的便攜式近紅外光譜儀及光譜測量方法。

背景技術(shù)

光譜儀器作為一種常用的分析儀器，應(yīng)用范圍廣泛。光譜儀器由光源、單色器、探測器、取樣器、采集和控制、電源等幾個部分組成。單色器將光源發(fā)出的復(fù)合光分成空間分布的單色光，經(jīng)取樣器與樣品或參比作用后進(jìn)入探測器，轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大處理后采集得樣品或參比作用后的數(shù)字信號，二者相比得樣品的相對反射率或透過率光譜數(shù)據(jù)。

光譜儀的穩(wěn)定性是其重要的技術(shù)指標(biāo)，光源的光穩(wěn)定性直接影響儀器的穩(wěn)定性。光源的穩(wěn)定性是由光源供電電路電流、電壓等電信號的穩(wěn)定性保證的，但光源的光信號與電信號是非線性關(guān)系，因此控制電信號的穩(wěn)定無法保證光信號的穩(wěn)定。

為了避免光信號的不穩(wěn)定對光譜儀器的影響，通常采用雙光路測量方法：一路測量樣品的作用信號，一路測量參比的作用信號，兩路信號同時采集后相比即可得被測樣品的反射或透射的光譜數(shù)據(jù)。但這樣的儀器需要增加多個分光反光器、兩套取樣器，甚至兩套采集電路，而且要求兩光路保持對稱，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了儀器的成本，特別是不適用于便攜式儀器。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，為提高便攜式儀器的穩(wěn)定性，提供一種基于參考光信號的雙路對比測量光譜儀。

本實用新型的思想是，在單路光譜儀的結(jié)構(gòu)上改變局部構(gòu)造，增加分光結(jié)構(gòu)，進(jìn)行局部分光，在取樣器上引出參考光，將原來的單路探測和采集模塊改為雙路，與取樣后的測量光同時采樣，以兩路光信號采樣值之比作為掃描測量值。是適用于便攜式光譜儀消除光源穩(wěn)定性對儀器穩(wěn)定性影響的一種實用技術(shù)方案。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于參考光信號的雙路對比測量光譜儀，由雙路取樣器經(jīng)雙路探測采集模塊與處理控制電路連接，光源模塊經(jīng)單色器與雙路取樣器連接，電源分別連接雙路探測采集模塊、處理控制電路、光源模塊和單色器，單色器經(jīng)處理控制電路分別與單色器和上位機(jī)連接構(gòu)成。

所述的雙路探測采集模塊由探測器接口a經(jīng)光電探測器a、信號轉(zhuǎn)換放大電路a和雙通道ADC采集電路連接，探測器接口b經(jīng)光電探測器b、信號轉(zhuǎn)換放大電路b和雙通道ADC采集電路連接，雙路數(shù)據(jù)接口與控制信號接口分別連接雙通道ADC采集電路，電源接口分別連接信號轉(zhuǎn)換放大電路a、信號轉(zhuǎn)換放大電路b和雙通道ADC采集電路構(gòu)成。

所述的處理控制電路是由微處理器單元分別連接掃描控制狀態(tài)接口、雙路數(shù)據(jù)接口、采集控制信號接口、通訊接口、光源控制信號接口和電源接口構(gòu)成。

所述的雙路取樣器包括分光機(jī)構(gòu)和取樣機(jī)構(gòu)，入射窗口、參考光探測窗口、分光鏡和分光通道組成分光機(jī)構(gòu)，測量光探測窗口、樣品窗口和積分球或樣品池和準(zhǔn)直透鏡組成取樣機(jī)構(gòu)，在雙路取樣器的分光通道設(shè)有透反比為tr的分光鏡，入射窗口和測量光探測窗口均在透射光路上，參考光探測窗口在反射光路上，雙路取樣器包括反射采樣和透射采樣兩種采樣方式，雙路取樣器將入射光分為透射測量光和反射參考光，兩路光分別由雙路取樣器的測量光探測窗口和參考光探測窗口射出，分別照射在雙路探測采集模塊的探測器接口a和探測器接口b的接收面上，