[發(fā)明專利]基于積分球的多模式光學(xué)特性檢測裝置與方法

在審

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• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115452719A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡棟;孫曉林;王忠;孫志忠;田愷;孫通
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/31;G01N21/59;G01N21/55
• 代理公司: 北京祺和祺知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11501
• 代理人: 張業(yè)放

本發(fā)明公開了一種基于積分球的多模式光學(xué)特性檢測裝置與方法，涉及農(nóng)業(yè)檢測領(lǐng)域，其技術(shù)方案要點(diǎn)是：包括光源、光束支撐部、移動裝置、球蓋、樣品夾、積分球、球支座、光譜儀、計算機(jī)；光源連同光束支撐部連接在移動裝置上，由；球蓋、樣品夾可拆卸連接于積分球的入射口或出射口，樣品夾的樣品夾孔與光束入射口或光束出射口同軸，積分球與球支座轉(zhuǎn)動連接；光束支撐部、移動裝置、積分球、球支座同軸設(shè)置，光譜儀將積分球內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)傳遞至計算機(jī)進(jìn)行光學(xué)特性參數(shù)計算。本發(fā)明可在光源不伸入積分球情況下，旋轉(zhuǎn)積分球，測得農(nóng)產(chǎn)品樣品的全透射和全反射數(shù)據(jù)，操作簡單且檢測精度較高。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)檢測領(lǐng)域，特別涉及一種基于積分球的多模式光學(xué)特性檢測裝置與方法。

【背景技術(shù)】

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)檢測領(lǐng)域通常采用近紅外光譜分析技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行品質(zhì)分析，通過采集光信號對農(nóng)產(chǎn)品的各項品質(zhì)參數(shù)進(jìn)行建模預(yù)測分析，該方法雖極大簡化了分析模型，但在分析過程中忽略了農(nóng)產(chǎn)品形態(tài)、結(jié)構(gòu)等因素帶來的影響，難以對光在作物組織中的傳輸機(jī)制進(jìn)行解析，存在模型穩(wěn)定性差、分析精度有限等問題。為克服上述缺陷，近年來，人們開始研究采用激光技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品生物組織光學(xué)特性參數(shù)進(jìn)行測量，通過重點(diǎn)檢測能反映農(nóng)產(chǎn)品組織內(nèi)部化學(xué)成分及物理結(jié)構(gòu)的吸收系數(shù)μ_a和散射系數(shù)μ_s等參數(shù)，從而了解光與農(nóng)產(chǎn)品生物組織間的相互作用機(jī)制，明確農(nóng)產(chǎn)品的化學(xué)成分、物理結(jié)構(gòu)和病理信息，在此基礎(chǔ)上，對農(nóng)產(chǎn)品光學(xué)特性檢測裝置與方法進(jìn)行的研究和開發(fā)則極具現(xiàn)實(shí)意義。

然而，目前農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性檢查主要采用單積分球法，操作過程中需多次改變光源、積分球、樣品等不同組件之間的相對位置，同時需要將光源伸入到積分球內(nèi)部，容易出現(xiàn)樣品相對位置改變、光源裝置對光的吸收或反射而導(dǎo)致的檢測不精確等問題。其中，公告號為CN104677845B的中國發(fā)明專利公開了一種基于積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性自動檢測裝置，該發(fā)明能夠自動完成不同樣品的光學(xué)特性參數(shù)的測量，但是測量過程中需要不斷改變樣品和積分球之間的相對位置，增加位置變化帶來的系統(tǒng)誤差。此外，公告號為CN108519337A的中國發(fā)明專利公開了一種基于單積分球的農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性參數(shù)檢測裝置，其樣品能夠隨積分球旋轉(zhuǎn)，但是通過電機(jī)帶動的樣品切換裝置無法保證樣品緊密貼合在積分球窗孔上，進(jìn)而導(dǎo)致光線泄露，增大測量誤差。

上述專利都需要通過其他機(jī)械裝置帶動樣品的移動，無法避免樣品的多次移動，使得積分球與樣品夾之間存在空隙，對檢測結(jié)果造成較大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明旨在提供一種基于積分球的多模式光學(xué)特性檢測裝置，其優(yōu)點(diǎn)是能夠選擇不同的波長以及光源是否伸入積分球等多種操作模式，從而更全面獲取農(nóng)產(chǎn)品組織光學(xué)特性參數(shù)，樣品直接固定在積分球上，通過旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)全反射和全透射的測量，解決了樣品多次移動且環(huán)境影響大的技術(shù)問題。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種基于積分球的多模式光學(xué)特性檢測裝置，包括光源、光束支撐部、移動裝置、樣品夾、積分球、球支座、檢測光纖、光譜儀、計算機(jī)；所述光源連接在光束支撐部上，所述光束支撐部連接在移動裝置上，由移動裝置調(diào)節(jié)光源輸出端與積分球輸入端的相對距離；所述積分球包括球體和球蓋，所述球體上設(shè)置有光束入射口、光束出射口及轉(zhuǎn)接蓋，球蓋可拆卸連接于光束入射口、光束出射口，所述樣品夾能同軸固定于光束入射口或光束出射口，使其樣品夾孔與光束入射口或光束出射口同軸，所述球體轉(zhuǎn)動連接在球支座上；所述光束支撐部、移動裝置、積分球、球支座安裝在同一直線上，所述光源的輸出端與光束入射口、光束出射口同軸設(shè)置，所述光譜儀的輸入端通過檢測光纖連接轉(zhuǎn)接蓋，其輸出端數(shù)據(jù)連接至計算機(jī)，由計算機(jī)計算樣品的光學(xué)特性。