一种高信噪比光谱检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高信噪比光谱检测装置，包括依次设置的光束入射口、附带动力装置的色轮、色散元件以及光电探测元件，所述的色轮带有多个带通滤波片以及一个光学通孔，入射光束经所述光束入射口后投射到所述色轮，并由所述动力装置带动色轮实现不同带通滤波片对入射光束的滤波；经滤波后的入射光束透射到所述色散元件进行分光，最终投射到所述光电探测元件进行采集探测。本实用新型具有低杂散光、结构简单、易于实现、机械定位要求低、可根据要求设定检测时间、使用灵活、功能易于扩充等特点。
【专利说明】一种高信噪比光谱检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光电【技术领域】，涉及一种光谱检测装置，特别是一种高信噪比光谱检测装置，主要用于固体照明、颜色检测、环境检测、出版印刷、食品安全、质量控制、生化分析、生命科学、医学医药、节能减排、过程控制、风险评估等领域中的光谱检测。
【背景技术】
[0002]光谱是电磁辐射按照波长或频率的有序排列，光谱学是研宄各种物质的光谱的产生及其同物质之间相互作用的科学，通过研宄光谱，可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子形状、化学键性质、等多方面物质结构的知识，因此，谱检测装置并不仅是一种科学研宄工具，也广泛应用于固体照明、颜色检测、环境检测、出版印刷、食品安全、质量控制、生化分析、生命科学、医学医药、节能减排、过程控制、风险评估等诸多领域。在先技术中，存在一种降低杂散光光谱检测装置，参见中国实用新型专利《低杂散光快速光谱仪及其测量方法》，实用新型人:潘建根、李倩，专利号:21200710069325.5，专利权人:杭州远方光电信息有限公司。在先技术中的光谱仪通过设置带通色轮转动进行分光谱波段滤光，入射光束经过带通色轮上的带通滤色片或通孔后，经过色散元件进行分光，由线阵光电传感器接收，在先技术具有一定优点，但是，存在可以改进提高的部分，在权利要求书中限定了在带通色轮的同一半径圆周上均匀布一组带通滤色片和无任何滤色片的通孔，滤光色轮通过转动使得不同滤光片转动到光路上，这降低了带通色轮转动的动力装置选择范围，并且，在光谱测量过程中，带通滤色片的均匀分布导致匀速转动的带通色轮中的相邻带通滤色片间隔时间一致，在部分实际应用中不仅没必要，在先技术限制了应用，影响检测装置的功能拓展。
实用新型内容
[0003]本实用新型针对现有技术中存在的技术问题提出了一种高信噪比光谱检测装置，具体方案如下:
[0004]一种高信噪比光谱检测装置，包括依次设置的光束入射口、附带动力装置的色轮、色散元件以及光电探测元件，所述的色轮带有多个带通滤波片以及一个光学通孔，入射光束经所述光束入射口后投射到所述色轮，并由所述动力装置带动色轮实现不同带通滤波片对入射光束的滤波；经滤波后的入射光束透射到所述色散元件进行分光，最终投射到所述光电探测元件进行采集探测，其特征在于，设置在所述色轮上的所述带通滤波片和所述光学通孔的外形为允许入射光束完全通过的同心同半径圆弧带状。
[0005]上述方案基于滤光片分段光谱信息采集进行杂散光补偿原理，在光束入射口和色散元件之间设置色轮，入射光束(待检测光束)经过光束入射口、色轮、色散元件后被光电探测元件接收，色轮上设置有同心同半径分布的一组圆弧带状带通滤色片以及一个光学通孔，圆弧带状即带通滤色片和光学通孔的长度方向为圆弧状，宽度方向允许入射光束全部通过，即圆弧带状带通滤波片和光学通孔可使入射光束全部通过无阻挡。另外，带通滤波片和光学通孔均为同心同半径并且圆弧弧长具有一定范围，所以，当进行滤波片(包括切换到光学通孔)切换时，对动力装置的精度要求比较低，如需用某个带通滤波片进行滤波切换时，只需保证入射光束入射到圆弧带状范围内即可。本实用新型具有低杂散光、结构简单、易于实现、机械定位要求低、可根据要求设定检测时间、使用灵活、功能易于扩充等特点。
[0006]作为优选，所述的色轮中心设有与所述动力装置匹配的转轴。动力装置与色轮中心的转轴连接，并通过转轴带动色轮转动，实现滤光位置切换
[0007]作为优选，所述的带通滤波片的光束导通波段叠加后可覆盖全部待检测光束波长范围。相邻两个波段的带通滤波片对应的导通波段相互重叠，全部带通滤波片的导通波段叠加后将全部覆盖带检测光束波长范围，使得待检测光束的波段均落入带通滤波片的导通范围，保证测量对象(波段)无遗漏。
[0008]与现在技术相比，本实用新型的有益效果如下:
[0009]现有技术限定了在带通色轮的同一半径圆周上均匀布一组带通滤色片和无任何滤色片的通孔，这降低了带通色轮转动的动力装置选择范围，并且，在光谱测量过程中，带通滤色片的均匀分布导致匀速转动的带通色轮中的相邻带通滤色片间隔时间一致，在实际应用中没必要，存在需要检测时间不同的情况，在先技术限制了应用以及检测装置的功能拓展。本实用新型具有低杂散光、结构简单、易于实现、机械定位要求低、可根据要求设定检测时间、使用灵活、功能易于扩充等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型实施例的一种高信噪比光谱检测装置的结构示意图；
[0011]图2为本实用新型实施例的一种高信噪比光谱检测装置的色轮结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
[0013]图1所示为本实用新型实施例的一种高信噪比光谱检测装置的结构示意图。一种高信噪比光谱检测装置，沿入射光束(待检测光束)入射方向依次设有光束入射口 1、附带动力装置2的色轮3、色散元件4以及光电探测元件5。图2所示为本实用新型实施例的一种高信噪比光谱检测装置的色轮结构示意图，其中色轮3为圆盘形，绕色轮圆心分布有三个带通滤波片301和一个光学通孔302，带通滤波片301和光学通孔302均为同心(与圆盘色轮共心)同半径圆弧带状，且带通滤波片301和光学通孔302均可保证入射光束完全通过，带通滤波片301的滤波波段叠加后可覆盖入射光束全部波长范围；色轮3的中心设有一个与动力装置2匹配的转轴303，动力装置2通过转轴303带动色轮3旋转实现带通滤波片301和光学通孔302的位置切换，色散元件4采用光栅，光电探测元件5采用线阵光电传感器。
[0014]一种高信噪比光谱检测装置，其具体工作过程分三步如下:
[0015]分波段测试典型样品:将典型样品的入射光束(待测光束)通过入射口 1后投射到色轮3，入射光束经色轮3滤波处理后投射到色散元件4并被色散元件4色散分光后将光束投射在光电探测元件5上，光电探测元件5测得每个带通滤波片301对应的光谱功率分布，其中动力装置2负责每个带通滤波片301的位置切换。
[0016]全波段测试典型样品:再次将典型样品的入射光束(待测光束)通过入射口 1，并开启动力装置2带动色轮3转动，使得入射光束透射经过色轮3上的光学通孔302并投射到色散元件4，入射光束经色散元件4色散分光处理后投射到光电探测元件5，光电探测元件5测得经光学通孔302后对应的光谱功率分布。
[0017]得到杂散光修正系数:通过对比分波段测试和全波段测试得到光谱功率分布，根据公式计算得到杂散光修正因子(杂散光修正因子计算公式为现有技术)。
[0018]测试待测物质并修正得到精确结果:按全波段测试典型样品的步骤测试待测物质，得到其光谱功率分布，并根据公式引入杂散光修正因子，使直接测量结果进行修正补偿并得到最终的精确结果(通过杂散光修正因子补偿修正直接测量结构的公式为现有技术测试完毕。
[0019]本实用新型成功完成了 200纳米至800纳米的低杂散光光谱数据，具有信噪比高、结构简单、易于实现、机械定位要求低、可根据要求设定检测时间、使用灵活、功能易于扩充等特点。
[0020]以上所述的【具体实施方式】对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高信噪比光谱检测装置，包括依次设置的光束入射口、附带动力装置的色轮、色散元件以及光电探测元件，所述的色轮带有多个带通滤波片以及一个光学通孔，入射光束经所述光束入射口后投射到所述色轮，并由所述动力装置带动色轮实现不同带通滤波片对入射光束的滤波；经滤波后的入射光束透射到所述色散元件进行分光，最终投射到所述光电探测元件进行采集探测，其特征在于，设置在所述色轮上的所述带通滤波片和所述光学通孔的外形为允许入射光束完全通过的同心同半径圆弧带状。
2.根据权利要求1所述的一种高信噪比光谱检测装置，其特征在于，所述的色轮中心设有与所述动力装置匹配的转轴。
3.根据权利要求1所述的一种高信噪比光谱检测装置，其特征在于，所述的带通滤波片的光束导通波段叠加后可覆盖全部入射光束波长范围。
【文档编号】G01J3/28GK204255499SQ201420687891
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】高秀敏 申请人:杭州纳宏光电科技有限公司