一种实时扣除暗背景的光谱仪系统及装置的制作方法

本发明涉及一种光谱仪系统，具体为一种实时扣除暗背景的光谱仪系统及装置，属于光谱仪系统应用技术领域。

背景技术：

随着色选机在粮油行业的大量应用，中国的色选机行业发展越来越成熟，品种规格越来越多，从最初的大米杂粮分选到现在的塑料分选，从色度、色差、形选到现在的光谱分选，分选应用范围越来越广阔，同时，对于检测设备要求越来越高。

在对塑料或者水果等物料进行分选时，通常使用光谱仪来识别物料的光谱信息，传统的光纤光谱仪是由ccd探测芯片，聚焦镜，准直镜，光栅，狭缝等组成，不同的物料光谱有所差异，通过这些光谱差异就可以对物料进行识别，进而分选。

物料的实际光谱是光谱仪测得的光谱去掉暗背景的光谱，暗背景光谱是在无光照的情况下光谱仪测得的光谱，影响暗背景光谱最大的因素是温度，目前的物料光谱检测方案是在物料检测之前，测得暗背景光谱，光谱仪测得的光谱减去固定的暗背景光谱，就得到物料的光谱，但是随着设备的运转，环境温度的变化，光谱仪芯片处温度难免会有所波动，而芯片噪声受温度影响较大，此时暗背景光谱肯定会有所改变，如果还是以光谱仪测得的光谱减去固定的暗背景光谱作为物料光谱，会与真实物料光谱有所差异，导致后续的光谱处理不准确，进而影响分选准确度。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决目前的物料光谱检测方案是在物料检测之前，测得暗背景光谱，光谱仪测得的光谱减去固定的暗背景光谱，就得到物料的光谱，随着设备的运转，环境温度的变化，光谱仪芯片处温度会有所波动，而芯片噪声受温度影响较大，此时暗背景光谱肯定会有所改变，如果还是以光谱仪测得的光谱减去固定的暗背景光谱作为物料光谱，会与真实物料光谱有所差异，导致后续的光谱处理不准确，进而影响分选准确度的问题，而提出一种实时扣除暗背景的光谱仪系统，本发明通过给光谱仪芯片处加装温度检测装置，实时检测芯片温度变化，设置合适的温度变化阈值，当温度变化超过此阈值时，系统控制光挡翻转，光谱仪采集暗背景光谱并更新已有暗背景光谱，因此，当温度改变时，暗背景光谱也跟着变化，光谱仪采集的光谱减去更新的暗背景光谱，便得到真实的、不随温度变化的物料光谱，从而实现物料光谱的准确检测，进而提高物料分选的精确度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种实时扣除暗背景的光谱仪系统，包括光挡、电机、控制器、光谱仪、温度传感器和光纤端口，所述光挡一端连接到所述电机的驱动杆上，且所述电机通过导线连接所述控制器，所述控制器通过导线与所述电脑连接，且所述电脑通过导线与所述光谱仪连接；

所述光谱仪内部设置有温度传感器，所述温度传感器下方电性连接有光谱信号传感器，所述光谱仪一端通过光纤与光纤端口连接；

所述电机用于控制光挡的水平或竖直翻转；

所述控制器用于给电机发出信号；

所述电脑用于接收温度传感器传输过来的温度信息；

所述光纤用于传输光谱信号到光谱仪内；

所述光纤端口用于接受光谱信号。

本发明的进一步技术改进在于：所述电机通过驱动杆与光挡活动连接，且控制器通过导线与电机通信连接。

本发明的进一步技术改进在于：所述光谱信号传感器用于处理物料光谱信号。

本发明的进一步技术改进在于：所述光谱仪通过光纤与光纤端口通信连接，且电脑通过导线与控制器通信连接。

本发明的进一步技术改进在于：所述电脑通过导线与温度传感器通信连接，温度传感器将实时温度信息传输到电脑中。

本发明的进一步技术改进在于：所述光挡设置在光纤端口的一侧，且光挡与光纤端口之间设置有空隙，光挡为表面涂有哑光黑的塑料板或者金属板，可水平竖直翻转，水平放置时，光挡盖在光纤端口处，光纤接收不到外界光，可认为采集的是暗背景光谱，竖直放置时，光纤可以接收外界光。

一种实时扣除暗背景的光谱仪系统，该系统的工作方法具体包括以下步骤：

步骤一：光挡初始是竖直状态，光纤端口在时刻接收物料光谱信号，电脑时刻检测温度传感器的温度变化，当温度变化超过设定的阈值时，电脑给控制器发出信号，控制器给电机发出指令，电机控制光挡翻转到水平放置，此时光纤端口接收到的是没有物料信息的光谱，则为暗背景光谱，并更新该系统内部的暗背景光谱信号；

步骤二：在一个光谱采集周期后，光挡往回翻转到竖直状态，光纤端口继续接收物料光谱，此时，物料的真实光谱是采集的光谱减去刚更新的暗背景光谱，在温度变化不超过阈值之前，暗背景光谱不更新，当温度变化超过阈值时，再次进行上述步骤，暗背景再次被更新。

本发明的有益效果是：本发明通过给光谱仪芯片处加装温度传感器，实时检测芯片温度变化，设置合适的温度变化阈值，当温度变化超过此阈值时，系统通过电机控制光挡翻转，光谱仪采集暗背景光谱并更新已有暗背景光谱，因此，当温度改变时，暗背景光谱也跟着变化，光谱仪采集的光谱减去更新的暗背景光谱，便得到真实的、不随温度变化的物料光谱，从而实现物料光谱的准确检测，进而提高物料分选的精确度；本发明具有良好的社会效益，适合推广使用。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明整体结构连接示意图。

图2为本发明光挡与电机的连接侧视图。

图3为本发明整体工作流程图。

图中：1、光挡；2、电机；3、控制器；4、电脑；5、温度传感器；6、光谱信号传感器；7、光谱仪；8、光纤；9、光纤端口。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，一种实时扣除暗背景的光谱仪系统，包括光挡1、电机2、控制器3、光谱仪7、温度传感器5和光纤端口9，光挡1一端连接到电机2的驱动杆上，且电机2通过导线连接控制器3，控制器3通过导线与电脑4连接，且电脑4通过导线与光谱仪7连接；

光谱仪7内部设置有温度传感器5，温度传感器5下方电性连接有光谱信号传感器6，光谱仪7一端通过光纤8与光纤端口9连接；

电机2用于控制光挡1的水平或竖直翻转；

控制器3用于给电机2发出信号；

电脑4用于接收温度传感器5传输过来的温度信息；

光纤8用于传输光谱信号到光谱仪7内；

光纤端口9用于接受光谱信号。

作为本发明的一种技术优化方案，电机2通过驱动杆与光挡1活动连接，且控制器3通过导线与电机2通信连接。

作为本发明的一种技术优化方案，光谱信号传感器6用于处理物料光谱信号。

作为本发明的一种技术优化方案，光谱仪7通过光纤8与光纤端口9通信连接，且电脑4通过导线与控制器3通信连接。

作为本发明的一种技术优化方案，电脑4通过导线与温度传感器5通信连接，温度传感器5将实时温度信息传输到电脑4中。

作为本发明的一种技术优化方案，光挡1设置在光纤端口9的一侧，且光挡1与光纤端口9之间设置有空隙，光挡1为表面涂有哑光黑的塑料板或者金属板，可水平竖直翻转，水平放置时，光挡盖在光纤端口处，光纤接收不到外界光，可认为采集的是暗背景光谱，竖直放置时，光纤可以接收外界光。

一种实时扣除暗背景的光谱仪系统，该系统的工作方法具体包括以下步骤：

步骤一：光挡1初始是竖直状态，光纤端口9在时刻接收物料光谱信号，电脑4时刻检测温度传感器5的温度变化，当温度变化超过设定的阈值时，电脑4给控制器3发出信号，控制器3给电机2发出指令，电机2控制光挡1翻转到水平放置，此时光纤端口9接收到的是没有物料信息的光谱，则为暗背景光谱，并更新该系统内部的暗背景光谱信号；

步骤二：在一个光谱采集周期后，光挡1往回翻转到竖直状态，光纤端口9继续接收物料光谱，此时，物料的真实光谱是采集的光谱减去刚更新的暗背景光谱，在温度变化不超过阈值之前，暗背景光谱不更新，当温度变化超过阈值时，再次进行上述步骤，暗背景再次被更新。

本发明的有益效果是：本发明通过给光谱仪7芯片处加装温度传感器5，实时检测芯片温度变化，设置合适的温度变化阈值，当温度变化超过此阈值时，系统通过电机2控制光挡1翻转，光谱仪7采集暗背景光谱并更新已有暗背景光谱，因此，当温度改变时，暗背景光谱也跟着变化，光谱仪7采集的光谱减去更新的暗背景光谱，便得到真实的、不随温度变化的物料光谱，从而实现物料光谱的准确检测，进而提高物料分选的精确度；本发明具有良好的社会效益，适合推广使用。

工作原理：本发明在使用时，首先，检查本发明使用时的安全性，然后，光挡1初始是竖直状态，光纤端口9在时刻接收物料光谱信号，电脑4时刻检测温度传感器5的温度变化，当温度变化超过设定的阈值时，电脑4给控制器3发出信号，控制器3给电机2发出指令，电机2控制光挡1翻转到水平放置，此时光纤端口9接收到的是没有物料信息的光谱，在这里则认为是暗背景光谱，并更新该系统内部的暗背景光谱信号；在一个光谱采集周期后，光挡1往回翻转到竖直状态，光纤端口9继续接收物料光谱，此时，物料的真实光谱是采集的光谱减去刚更新的暗背景光谱，在温度变化不超过阈值之前，暗背景光谱不更新，当温度变化超过阈值时，再次进行上述步骤，暗背景再次被更新。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。