一种光谱仪漫反射测试装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及农产品质量安全快速检测技术领域，尤其涉及一种光谱仪漫反射测试装置。该装置中的样品移除单元包括管口与样品杯对应的吸管，管口与积分球光斑在样品杯底面的垂直投影位于设定圆周上；设定圆周的圆心与旋转台的旋转轴重合；样品推送单元包括位于样品杯内的推送挡板，推送挡板可沿着设定圆周径向做往复运动。该方案中样品被旋转台带动经过积分球光斑位置进行光谱扫描之后，运动到管口位置时被吸管移除。在此基础上，推送挡板可将样品杯中部样品推送到设定圆周，从而使得该光谱仪漫反射测试装置可扫描更多样品，进而有效提高固体样品漫反射光谱采集时的样品代表性，为提高模型稳健性、提高预测值准确度提供了重要技术保障。
【专利说明】
一种光谱仪漫反射测试装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及农产品质量安全快速检测技术领域，尤其涉及一种光谱仪漫反射测试装置。【背景技术】
[0002]光谱分析是现代分析技术中重要的组成部分，主要可分为原子光谱和分子光谱。 在现代工农业生产中，固体样品测试占大多数比例。固体样品和液体样品的最大区别是不具流动性。因此，固体样品的样品代表性无论对于模型建立亦或是样品预测都十分重要。如果固体样品代表性不足，则所采集光谱不能代表样品本身的真实性质，直接影响模型的稳健性以及样品预测值的准确度。
[0003]—般地，在工农业生产中，以近红外光谱为例，对固体样品光谱数据的采集中多采用到积分球，其中积分球上设置有积分球光斑，其具有操作简便，数据重复性高等特点。然而，传统近红外光谱仪的积分球光斑面积有限，对于固体样品而言，单点扫描固体样品所获光谱数据的代表性亦不高。
[0004]因此，针对上述问题，目前的解决方案是:请参见图1，采用大面积样品杯，将积分球光斑6-1移动至样品杯边缘，将样品杯设置在旋转台4上并随其旋转，旋转台4设置在光谱仪3上端。样品盛装在样品杯5中，随旋转台4转动而做同轴转动。这样做增大了样品的取用量，并增大了积分球光斑6-1和样品的接触面，亦即增大了样品代表性，使样品代表性不高的问题在一定程度上得以缓解。然而目前的解决方案只能对以样品杯旋转轴为圆心、积分球光斑6-1所在圆周位置的样品进行扫描，样品杯中部的样品仍没有参与到光谱扫描过程中，样品代表性亦受限。【实用新型内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本实用新型要解决的技术问题就是提供一种光谱仪漫反射测试装置，其不仅可以对积分球光斑所在圆周位置的样品进行扫描，还可以对旋转台中部的样品进行扫描。
[0007](二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种光谱仪漫反射测试装置，包括设置在光谱仪中的旋转台，以及设置在所述旋转台下方的积分球，所述旋转台上设有样品杯， 所述积分球上设置有积分球光斑;还包括样品移除单元和样品推送单元;所述样品移除单元包括管口与所述样品杯对应的吸管，所述管口与所述积分球光斑在所述样品杯底面的垂直投影位于同一设定圆周上，且所述设定圆周的圆心在所述旋转台的旋转轴上;所述样品推送单元包括位于所述样品杯内的推送挡板，所述推送挡板可沿着所述设定圆周的径向做往复运动。
[0009]优选地，所述样品杯和所述旋转台均为回转体且同轴设置。
[0010]优选地，所述样品推送单元还包括电机和传动轴;所述电机和所述传动轴连接并可带动所述传动轴转动;所述推送挡板和所述传动轴连接，且可由所述传动轴带动进行正向或反向转动并做往复运动。
[0011]优选地，所述推送挡板通过卷紧片状钢条和所述传动轴连接。[〇〇12]优选地，所述传动轴和所述旋转轴共线。
[0013]优选地，所述样品推送单元还包括气缸/液压缸;所述推送挡板和所述气缸/液压缸的执行元件连接，且随着所述执行元件做往复运动。
[0014]优选地，所述推送挡板为多块，设置在设定圆柱的侧面上并沿其周向分布，且所述设定圆柱的半径小于所述设定圆周的半径;所述设定圆柱的轴心和所述旋转轴共线。
[0015]优选地，所述推送挡板外侧套设有呈管状的橡胶套，所述橡胶套随着所述推送挡板的往复运动胀开/收缩。
[0016]优选地，所述样品移除单元还包括和所述吸管连接的吸引栗，所述吸引栗上设置有吸附力调节开关，且所述吸引栗连接样品收纳单元。
[0017]优选地，沿着所述样品杯的旋转方向上，所述管口位于所述积分球光斑的下游，且所述管口与所述积分球光斑之间的圆弧角度不小于30°。[0〇18](三)有益效果
[0019]本实用新型的技术方案具有以下优点:本实用新型的光谱仪漫反射测试装置，包括设置在光谱仪中的旋转台和设置在所述旋转台下方的积分球，所述旋转台上设有样品杯，所述积分球上设置有积分球光斑;还包括样品移除单元和样品推送单元;所述样品移除单元包括管口与所述样品杯对应的吸管，所述管口与所述积分球光斑在所述样品杯底面的垂直投影位于同一设定圆周上，且所述设定圆周的圆心在所述旋转台的旋转轴上;所述样品推送单元包括位于所述样品杯内的推送挡板，所述推送挡板可沿着所述设定圆周的径向做往复运动。该方案中，承载于样品杯中的样品被旋转台带动经过积分球光斑位置进行光谱扫描之后，运动到管口位置时被吸管移除。在此基础上，推送挡板可将样品杯中部样品推送到设定圆周，从而使得该光谱仪漫反射测试装置可扫描更多样品，进而有效提高固体样品漫反射光谱采集时的样品代表性，为提高模型稳健性、提高预测值准确度提供了重要技术保障。【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[〇〇21 ]图1是现有技术的光谱仪漫反射测试装置的结构示意图；
[0022]图2是实施例的光谱仪漫反射测试装置的结构正视示意图；
[0023]图3是实施例的光谱仪漫反射测试装置的结构俯视示意图；
[0024]图中:1-1、吸管；1-2、吸引栗;2-1、推送挡板;2-2、传动轴;2-3、电机;2-4、支架;3、 光谱仪;4、旋转台；5、样品杯;6、积分球;6-1、积分球光斑。【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
[0026]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0028]本实施例的光谱仪漫反射测试装置，请参见图2和图3,在光谱仪3的上端设置有旋转台4,旋转台4下方设置有积分球6,所述旋转台4上设有样品杯5,所述积分球6上设置有积分球光斑6-1。旋转台4转动带动其上的样品杯转动，从而带动样品杯内盛装的样品转动，而积分球6始终固定在光谱仪的设定位置，从而可以对积分球光斑所在的圆周位置处的样品进行扫描。
[0029]其中，样品杯5也即采集光谱时盛装样品的容器。
[0030]此外，本实施例的光谱仪漫反射测试装置还包括样品移除单元和样品推送单元。 其中，所述样品移除单元包括管口与所述样品杯5对应的吸管1-1，所述管口与所述积分球光斑在所述样品杯5底面的垂直投影位于同一设定圆周上，所述设定圆周的圆心在所述旋转台4的旋转轴上。此外，所述样品推送单元包括位于所述样品杯5内的推送挡板2-1，所述推送挡板2-1可沿着所述设定圆周的径向做往复运动。[〇〇31]其中，“管口与所述样品杯5对应的吸管1-1”指的是:可以将样品杯5中的样品移除的吸管。也即，吸管的管口位于样品杯5中样品的上方。
[0032]本实施例中，承载于样品杯5中的样品被旋转台4带动经过积分球光斑6-1位置进行光谱扫描之后，运动到管口位置时被吸管1-1移除。在此基础上，推送挡板2-1可将样品杯 5中部样品沿样品杯径向推送到设定圆周，从而使得该光谱仪漫反射测试装置可扫描更多样品，进而有效提高固体样品漫反射光谱采集时的样品代表性，为提高模型稳健性、提高预测值准确度提供了重要技术保障。[〇〇33]需要说明的是，上述“样品杯5中部”是相对设定圆周而言的，也即位于设定圆周内的位置就是样品杯5中部。
[0034]其中，推送挡板2-1往复运动过程中最好经过设定圆周上的点，或者至少接近设定圆周上的点，从而确保将样品杯5中部的样品推送到设定圆周上。当样品杯5底面上铺满样品或者是分布有很多样品时，由于样品之间可以进行间接推送，因此即使推送挡板2-1不经过设定圆周上的点或者不接近设定圆周上的点，也可以保证中部的样品推送到设定圆周上。
[0035]此外，本实施例的样品杯5,优选为回转体，也即横截面为圆形。在此基础上，当旋转台4也是回转体时，优选样品杯和旋转台4同轴设置，从而使得旋转台4转动过程中带动样品杯绕着自身中心轴线自转。并且，当旋转台4是回转体且呈圆盘状时，那么推送挡板2-1沿着圆盘的径向做往复运动。
[0036]并且，旋转台4的形式不限，其不受附图2-3中的限制。此处，旋转台4泛指一切可以放置样品杯5并带动样品杯5转动的结构。
[0037]本实施例的推送挡板2-1，其运动可以通过电机带动传动轴2-2驱动，也可以通过气缸/液压缸驱动，还可以采用其它任何现有技术公开的方式驱动，只要可以带动推送挡板 2-1从样品杯5中心位置朝设定圆周运动，并可以在样品推送完以后朝样品杯5中心位置回收即可。也即，本实施例的样品推送单元，只要其推送挡板2-1可一直往复运动以连续实现样品的推送即可。
[0038]本实施例中，样品推送单元的一种形式是推送挡板2-1通过传动轴2-2驱动。具体地，样品推送单元除了推送挡板2-1外还包括电机2-3和传动轴2-2。其中，所述电机2-3和所述传动轴2-2连接并可带动所述传动轴2-2转动;所述推送挡板2-1和所述传动轴2-2连接。 在所述传动轴2-2转动过程中，当所述电机2-3带动传动轴2-2正向转动时，推送挡板2-1带动样品向设定圆周运动；当所述电机2-3带动传动轴2-2反向转动时，推送挡板2-1向样品杯 5中心位置回收。其中的正向和逆向可以随意设定，可以顺时针方向是正向，也可以逆时针方向是正向。
[0039]其中，电机优选为步进电机2-3,并通过支架2-4设置在推送挡板2-1上方。当然，电机的类型和布置不受本实施例的限制。
[0040]为了使得传动轴2-2正反转过程可以带动推送挡板2-1往复运动，优选但是不必须推送挡板2-1通过卷紧片状钢条和所述传动轴2-2连接。此处的推送挡板2-1和传动轴2-2之间的连接类似发条结构，拧紧发条也即相当于本申请中传动轴2-2带动卷紧片状钢条转动并收紧，从而使得和卷紧片状钢条连接的推送挡板2-1朝样品杯5中心位置回收。反之，当传动轴2-2带动卷紧片状钢条转动并松开，推送挡板2-1带动样品朝设定圆周方向运动。当然， 此处推送挡板2-1还可以采用其它的形式和传动轴2-2连接，此处不一一列举。
[0041]其中，优选传动轴2-2和所述旋转轴共线，从而围绕传动轴2-2设置的推送挡板2-1 从样品杯5中心位置朝设定圆周运动，保证样品从各个方向进入到设定圆周位置。
[0042]本实施例中，样品推送单元的另一种形式是推送挡板2-1通过气缸/液压缸驱动。 具体地，推送挡板2-1和所述气缸/液压缸的执行元件连接，从而气缸/液压缸的执行元件往复运动过程带动推送挡板2-1往复运动。[〇〇43]此外，优选推送挡板2-1为多块，设置在设定圆柱的侧面上并沿其周向分布。此处， 设定圆柱的半径小于所述设定圆周的半径，从而保证推送挡板2-1静止时位于设定圆周的内侧。所述设定圆柱的轴心和所述旋转轴共线。也即，多块推送挡板2-1围成一个管状结构， 且该管状结构的中心轴位于所述旋转台4的旋转轴所在的直线上。当需要推送样品时，所有推送挡板2-1沿着设定圆柱的径向散开，并将样品推送到设定圆周上。样品推送完成后，所有推送挡板2-1回收到设定圆柱侧面位置，等待进行下一次样品推送。
[0044] 本实施例中，为了防止样品经过相邻推送挡板2-1之间的间隙进入到推送挡板2-1 内侧，优选推送挡板2-1外侧套设有呈管状的橡胶套。所述橡胶套可随着所述推送挡板2-1 的往复运动胀开/收缩。例如，当多块推送挡板2-1拼凑成一个管状结构时，那么将橡胶套套设在该管状结构外。其中，“推送挡板2-1内侧”是相对旋转台4和样品杯5的旋转轴而言，靠近旋转轴的一侧为内侧。此外，此处“橡胶套”也可以采用其它弹性材质的管套结构替代。
[0045]对应传动轴2-2驱动推送挡板2-1运动的情况，传动轴2-2旋转带动卷紧片状钢条张开并带动推送挡板2-1张开时，橡胶套胀开，并将样品向四周推送;通过所述传动轴2-2旋转带动卷紧片状钢条卷紧并带动推送挡板2-1收紧时，推送挡板2-1收紧，橡胶套收缩，恢复原位。
[0046]本实施例中，样品移除单元需要将扫描过的样品移除，因此除了吸管1-1之外，其还应当有和所述吸管1-1连接并向所述吸管1-1提供吸附力的机构。本实施例中，优选但是不必须吸管1-1和吸引栗1-2连接，从而在吸引栗1-2开启时，吸管1-1可以将样品从管口位置移除。当然，为了对吸管1-1移除的样品进行收集，优选吸引栗1-2连接样品收纳单元，从而将移除的样品收纳到样品收纳单元中。此外，针对不同的样品所需要的吸附力不同，因此优选在吸引栗1-2上设置有吸附力调节开关，从而可以对吸引栗1-2提供的吸附力大小进行调节。[〇〇47]此外，由于样品移除单元需要移除的是设定圆周上扫描过的样品，因此为了避免没扫描完成的样品被样品移除单元移除，本实施例中优选沿着所述样品杯5的旋转方向上， 所述管口位于所述积分球光斑6-1的下游，且管口与所述积分球光斑6-1之间的圆弧角度不小于30°。其中，“管口与积分球光斑6-1之间的圆弧角度”指的是管口与积分球光斑6-1在设定圆周上的投影之间的圆弧对应的角度。[〇〇48]需要说明的是，“所述管口位于所述积分球光斑6-1的下游”指的是样品杯5转动过程中，样品先经过积分球光斑6-1位置再经过管口位置，从而样品在经过积分球光斑6-1位置被扫瞄之后被吸管1-1移除。
[0049]该方案中，通过在积分球光斑6-1下游位置设置吸管1-1，从而样品被旋转台4带动经过积分球光斑6-1进行光谱扫描之后，运动到管口位置时被吸管1-1移除。
[0050]当然，本实施例的样品移除单元也可以在设定圆周上的样品都被扫描完之后才进行工作，因此管口和积分球光斑6-1的位置也可以不受上述限制，只要可以实现设定圆周上样品的移除且不影响积分球光斑6-1对样品的光谱扫描即可。
[0051]本实施例的光谱仪漫反射测试装置工作过程中，先将样品盛装在样品杯5中，然后将样品杯5放在旋转台4上，同时将推送挡板2-1插入样品杯5正中。启动旋转台4,并同时启动光谱仪3，此时，旋转台4带动样品杯5旋转，从积分球光斑6-1发射出的光可以对设定圆周上的样品进行扫描。当设定圆周上的样品扫描完成后，启动吸引栗1-2,将设定圆周的样品通过吸引栗1-2产生的吸力从样品杯5移除。此时，开启步进电机2-3,通过传动轴2-2带动推送挡板2-1，将中部样品向设定周边推送。重复以上步骤，直到样品杯5中的全部样品完成光谱数据采集。以上步骤可以通过电脑编程实现，从而实现对样品的自动化扫描。
[0052]以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种光谱仪漫反射测试装置，包括设置在光谱仪中的旋转台，以及设置在所述旋转 台下方的积分球，所述旋转台上设有样品杯，所述积分球上设置有积分球光斑；其特征在 于，还包括样品移除单元和样品推送单元;所述样品移除单元包括管口与所述样品杯对应 的吸管，所述管口与所述积分球光斑在所述样品杯底面的垂直投影位于同一设定圆周上， 且所述设定圆周的圆心在所述旋转台的旋转轴上;所述样品推送单元包括位于所述样品杯 内的推送挡板，所述推送挡板可沿着所述设定圆周的径向做往复运动。2.根据权利要求1所述的光谱仪漫反射测试装置，其特征在于，所述样品杯和所述旋转 台均为回转体且同轴设置。3.根据权利要求1所述的光谱仪漫反射测试装置，其特征在于，所述样品推送单元还包 括电机和传动轴;所述电机和所述传动轴连接并可带动所述传动轴转动;所述推送挡板和 所述传动轴连接，且可由所述传动轴带动进行正向或反向转动并做往复运动。4.根据权利要求3所述的光谱仪漫反射测试装置，其特征在于，所述推送挡板通过卷紧 片状钢条和所述传动轴连接。5.根据权利要求3所述的光谱仪漫反射测试装置，其特征在于，所述传动轴和所述旋转轴共线。6.根据权利要求1所述的光谱仪漫反射测试装置，其特征在于，所述样品推送单元还包 括气缸/液压缸;所述推送挡板和所述气缸/液压缸的执行元件连接，且随着所述执行元件 做往复运动。7.根据权利要求3或6所述的光谱仪漫反射测试装置，其特征在于，所述推送挡板为多 块，设置在设定圆柱的侧面上并沿其周向分布，且所述设定圆柱的半径小于所述设定圆周 的半径;所述设定圆柱的轴心和所述旋转轴共线。8.根据权利要求7所述的光谱仪漫反射测试装置，其特征在于，所述推送挡板外侧套设 有呈管状的橡胶套，所述橡胶套随着所述推送挡板的往复运动胀开/收缩。9.根据权利要求1所述的光谱仪漫反射测试装置，其特征在于，所述样品移除单元还包 括和所述吸管连接的吸引栗，所述吸引栗上设置有吸附力调节开关，且所述吸引栗连接样 品收纳单元。10.根据权利要求1所述的光谱仪漫反射测试装置，其特征在于，沿着所述样品杯的旋 转方向上，所述管口位于所述积分球光斑的下游，且所述管口与所述积分球光斑之间的圆 弧角度不小于30°。
【文档编号】G01N21/51GK205607858SQ201620363292
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】王冬, 潘立刚, 王纪华, 马智宏, 贾文珅, 韩平, 靳欣欣, 侯金健
【申请人】北京市农林科学院