成分含量测量装置和终端设备的制作方法

1.本技术涉及光学技术领域，具体涉及一种成分含量测量装置和一种终端设备。


背景技术：

2.由于每种原子分子都有自己的特征吸收谱线，因此，可以根据吸收光谱鉴定物质并确定物质的化学组成。目前，测量样品中的待测量成分的含量的原理为：向样品发射探测光，测量探测光的透射功率，对比探测光的入射功率，并结合beer-lambert吸收定律即可得到待测量成分对探测光的吸光度，从而根据待测量成分对探测光的吸光度确定待测量成分的含量，其中，探测光为待测量成分的特征吸收波段中的一个波长的光。beer-lambert吸收定律为i＝i0exp(-μl)，i为探测光的透射功率，i0为探测光的入射功率，μ为样品中的成分对探测光的吸光度，l为探测光在样品中的光程，即样品的厚度。
3.在上述方式中，由于采用透射的方式测量样品中的成分的含量，极大的限制了光谱鉴定的应用场景，因此，需要提供一种反射式的测量方式，来测量样品中的成分的含量，以扩展光谱鉴定的应用场景。


技术实现要素：

4.本技术提供一种成分含量测量装置，用于提供一种反射式的测量方式，来测量样品中的成分的含量，以扩展光谱鉴定的应用场景。
5.第一方面，提供一种成分含量测量装置，包括：准直光源发射组件，用于依次向待测量样品发射第一波长的第一准直探测光和第二波长的第二准直探测光，所述第一准直探测光与第一成分对应，所述第二准直探测光与第二成分对应，所述第一成分为所述待测量样品中已知含量的成分，所述第二成分为所述待测量样品中未知含量的成分；接收探测组件，用于依次接收并探测第一反射光和第二反射光，所述第一反射光为所述第一准直探测光被所述待测量样品的下表面反射的光，所述第二反射光为所述第二准直探测光被所述待测量样品的下表面反射的光，所述接收探测组件的接收视场在所述待测量样品的下表面上覆盖的区域等于所述准直探测光在所述待测量样品的下表面上形成的光斑；数字信号处理模块，用于根据所述第一准直探测光的功率、所述第二准直探测光的功率、所述第一反射光的功率和所述第二反射光的功率确定相对吸光度比值，根据所述相对吸光度比值、所述第一成分对所述第一准直探测光的吸光度确定所述第二成分对所述第二准直探测光的吸光度，以及根据所述第二成分对所述第二准直探测光的吸光度确定所述第二成分的含量。
6.根据第一准直探测光的功率、第二准直探测光的功率、第一反射光的功率和第二反射光的功率确定相对吸光度比值，以及根据第一成分对第一准直探测光的吸光度并结合相对吸光度比值确定第二成分对第二准直探测光的吸光度，消除了准直探测光在样品中的光程的随机不确定性以及接收到的反射光只是特定接收视场的部分光所带来的影响，提高了计算第二成分对第二探测光的吸光度的准确性，从而提高了确定第二成分的含量的准确性；由于准直探测光的发散角较小且接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆
盖的区域等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑，因此，在确保反射光充分进入接收探测组件的同时，也有效的抑制了环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等，大大的提高了信噪比，进而确保测量结果的准确性；相比于相关技术中采用接触式测量的方式来避免环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等的干扰，由于本技术采用准直探测光进行探测，并将接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域设置为等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑的方式，来避免环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等的干扰，因此本技术可以采用非接触的测量方式，这样，通过本技术可以对不适合采用接触式测量的样品(例如具有腐蚀性或者污染的样品)和适合采用接触式测量的样品的成分的含量进行测量；由于本技术采用了背向反射的方式进行测量，极大的扩展了光谱鉴定的应用场景；由于接收探测组件依次接收并探测第一反射光和第二反射光，即针对不同的反射光，采用分时接收并探测的方式，因此，接收探测组件可以采用单像素探测器，极大的减小了装置的制造成本和体积；由于该装置的体积相对较小，成本相对较低，因此易于集成在智能手机或者可穿戴设备中。
7.在一种可能的实现方式中，所述准直光源发射组件与所述接收探测组件采用近轴设置。通过近轴设置可以缩短探测盲区距离，同时还可以使装置尽可能紧凑，在一定程度上减小了装置的体积。
8.在一种可能的实现方式中，所述接收探测组件的接收视场在所述待测量样品的下表面上覆盖的区域覆盖所述准直探测光在所述待测量样品的下表面上形成的光斑。通过覆盖准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑，可以使反射光更充分的进入接收探测组件。
9.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括分路器，设置在所述准直探测光的传输光路上；所述第一准直探测光和所述第二准直探测光依次经过所述分路器投射到所述待测量样品上；所述第一反射光为所述第一准直探测光被所述待测量样品的下表面和所述分路器依次反射的光，所述第二反射光为所述第二准直探测光被所述待测量样品的下表面和所述分路器依次反射的光。
10.准直探测光通过分路器分路后投射到待测量样品上，反射光经过分路器反射后传输至接收探测组件，即分路器将准直探测光和反射光在空间上分开，这样，准直探测光的传输路径与反射光从待测量样品的下表面到分路器的传输路径共轴，消除了探测盲区距离。此外，由于准直探测光的传输路径与反射光从待测量样品的下表面到分路器的传输路径共轴，因此准直光源发射组件与接收探测组件对外可以共用一个开孔，减少成分含量测量装置的开孔尺寸。
11.在一种可能的实现方式中，所述分路器为一包括通光孔的反射镜，所述反射镜的反射面与所述待测量样品相对设置；或者所述分路器为一分束器。
12.在一种可能的实现方式中，经过所述分路器偏转后的所述接收探测组件的接收视场在所述待测量样品的下表面上覆盖的区域覆盖所述准直探测光在所述待测量样品的下表面上形成的光斑。
13.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：光学滤波器，设置在所述接收探测组件接收所述反射光的光路上。通过设置光学滤波器，进一步消除了环境背景光带来的影响，
提高了信噪比。
14.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：反馈模块，用于根据所述接收探测组件接收到的反射光的强度确定是否生成调整指令，所述调整指令用于向用户指示调整所述准直探测光进入所述待测量样品的角度，以控制所述待测量样品的上表面的反射光不进入所述接收探测组件。通过设置反馈模块，避免了待测量样品的上表面的反射光进入接收探测组件，提高了测量的准确性。
15.在一种可能的实现方式中，所述准直探测光为脉冲准直探测光。
16.在一种可能的实现方式中，所述准直光源发射组件包括光源和准直透镜；其中，所述光源用于发射不同波长的探测光，所述准直透镜用于对不同波长的所述探测光进行准直。
17.在一种可能的实现方式中，所述光源的数量为1个，且所述光源用于发射不同波长的探测光；或者所述光源的数量与所述准直光源发射组件能够发射的不同波长的准直探测光的数量相同，且每个所述光源用于发射一个单一波长的探测光。
18.在一种可能的实现方式中，所述接收探测组件包括光电探测器和接收透镜；所述接收透镜，用于和所述光电探测器确定所述接收探测组件的接收视场；所述光电探测器，用于探测所述反射光以及将所述反射光由光信号转换为电信号。
19.在一种可能的实现方式中，所述数字信号处理模块，还用于发出测量指令；所述装置还包括：电流调制模块，用于响应于所述测量指令产生电流，以激励所述准直光源发射组件产生准直探测光；电路放大和adc采样模块，用于放大所述反射光对应的电信号并经过adc采样输出数字信号。
20.在一种可能的实现方式中，所述准直探测光为脉冲准直探测光；所述电流调制模块，用于响应于所述测量指令产生脉冲电流，以激励所述准直光源发射组件产生脉冲准直探测光。
21.第二方面，本技术提供一种终端设备，其特征在于，包括第一方面中任一项所述的成分含量测量装置。
附图说明
22.图1为本技术实施例提供的一种成分含量测量装置的结构示意图一；
23.图2为本技术实施例提供的成分含量测量装置的探头的结构示意图；
24.图3为本技术实施例提供的探测盲区距离的示意图；
25.图4为本技术实施例提供的一种成分含量测量装置的结构示意图二；
26.图5为本技术实施例提供的成分含量测量装置的结构示意图三；
27.图6为本技术实施例提供的经过分路器偏转后的接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域和直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑的示意图；
28.图7为本技术实施例提供的成分含量测量装置的结构示意图四；
29.图8为本技术实施例提供的手机的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行描述。
31.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.本技术的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
33.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
34.首先对beer-lambert(比尔朗伯)吸收定律进行说明。
35.beer-lambert吸收定律为i＝i0exp(-μl)，其中，i为探测光的透射功率，i0为探测光的入射功率，μ为样品中的成分对探测光的吸光度，l为探测光在样品中的光程，即样品的厚度。需要说明的是，探测光与样品中的成分对应，即探测光为样品中的成分的特征吸收波段中的一个波长的光。
36.基于上述beer-lambert吸收定律，在已知探测光的透射功率、入射功率，样品的厚度的情况下，即可通过上述beer-lambert吸收定律计算样品中的成分对探测光的吸光度，进而根据样品中的成分对探测光的吸光度确定成分在样品中的含量。
37.显然，通过上述方式确定一种成分在样品中的含量时，需要采用透射式的测量方式。若基于beer-lambert吸收定律并结合背向反射式的测量方式，测量样品中的成分含量时，由于考虑到样品的散射，接收到的反射光只是特定接收视场的部分光，且由于探测光在样品中的光程l是随机不确定的，因此，通过背向反射式的测量方式，无法测量样品中的成分的含量。
38.为了解决上述问题，本技术提供了一种通过计算相对吸光度比值并结合背向反射式的测量方式，来测量样品中的成分的含量的方法。具体原理如下：
39.首先，测量样品的下表面对第一探测光的反射率，其中，第一探测光为第一成分的特征吸收波段中的一个波长的光。测量过程为：向样品发射第一探测光，并接收第一反射光，第一反射光为第一探测光被样品的下表面反射后的光，将第一反射光的功率与第一探测光的功率的比值确定为样品的下表面对第一探测光的反射率。
40.基于上述beer-lambert吸收定律，样品的下表面对第一探测光的反射率与第一成分对第一探测光的吸光度和第一探测光在样品中的光程的关系如下述公式1所示：
41.42.其中，r
λ1
为样品的下表面对第一探测光的反射率，i
λ1
为第一反射光的功率，i
0λ1
为第一探测光的功率，u
λ1
为第一成分对第一探测光的吸光度，在该公式中，l为第一探测光在样品中的光程，c1为第一系数，该第一系数与第一探测光的波长λ1有关。
43.在同样的测量条件下，测量样品的下表面对第二探测光的反射率，其中，第二探测光为第二成分的特征吸收波段中的一个波长的光。测量过程为：向样品发射第二探测光，并接收第二反射光，第二反射光为第二探测光被样品的下表面反射后的光，将第二反射光的功率与第二探测光的功率的比值确定为样品的下表面对第二探测光的反射率。
44.基于上述beer-lambert吸收定律，样品的下表面对第二探测光的反射率与第二成分对第二探测光的吸光度和第二探测光在样品中的光程的关系如下述公式2所示，即：
[0045][0046]
其中，r
λ2
为样品的下表面对第二探测光的反射率，i
λ2
为第二反射光的光功率，i
0λ2
为第二探测光的光功率，u
λ2
为第二成分对第二探测光的吸光度，在该公式中，l为第二探测光在样品中的光程，c2为第二系数，该系数与第二探测光的波长λ2有关。
[0047]
需要说明的是，由于测试条件相同，则第一探测光在样品中的光程和第二探测光在样品中的光程可以认定是相等的。
[0048]
对上述两个公式(即公式1和公式2)做比值，可得相对吸光度比值的计算公式，相对吸光度比值的计算公式如下述公式3所示：
[0049][0050]
其中，u
λ1
/u
λ2
为相对吸光度比值，且相对吸光度比值等于ln[r
λ1
]/cln[r
λ2
]。相对吸光度比值指第一成分对第一探测光的吸光度与第二成分对第二探测光的吸光度的比值，c为第三系数，该第三系数与c1和c2相关。需要说明的是，c、c1、c2的具体取值可以根据实验测得。
[0051]
通过对上述两个公式做比值，可以消除探测光在样品中的光程的随机不确定性以及接收到的反射光只是特定接收视场的部分光所带来的影响，这样，得到的相对吸光度比值的计算公式(公式3)不受探测光在样品中的光程的随机不确定性和接收到的反射光只是特定接收视场的部分光的影响，从而使得公式3能够准确的反应第一成分对第一探测光的吸光度与第二成分对第二探测光的吸光度的比值。
[0052]
基于此，若已知第一成分的含量，可以根据第一成分的含量确定第一成分对第一探测光的吸光度，然后，通过上述公式3即可计算第二成分对第二探测光的吸光度，从而根据第二成分对第二探测光的吸光度确定第二成分的含量。
[0053]
综上，在已知样品中的一种成分的含量的情况下，通过计算相对吸光度比值并结合背向反射式的测量方式，即可确定样品中另一种成分的含量，且由于相对吸光度比值的计算公式不受探测光在样品中的光程的随机不确定性和接收到的反射光只是特定接收视场的部分光的影响，因此提高了计算另一成分的含量的准确性。
[0054]
基于上述通过计算相对吸光度比值并结合背向反射式的测量原理，本技术实施例提供了一种成分含量测量装置，如图1所示，该装置包括：准直光源发射组件110、接收探测
组件120、数字信号处理模块130，其中：
[0055]
准直光源发射组件110，能够发射不同波长的准直探测光，用于依次向待测量样品发射第一波长的第一准直探测光和第二波长的第二准直探测光，第一准直探测光与第一成分对应，第二准直探测光与第二成分对应，第一成分为待测量样品中已知含量的成分，第二成分为待测量样品中未知含量的成分。
[0056]
在本技术实施例中，待测量样品例如可以为食品、饮品、药品、化工产品等，本技术实施例对此不作特殊限定。
[0057]
每种成分均具体一个特征吸收波段，每种成分对其特征吸收波段中的每个波长的光均具有特征吸收特性。基于此，第一准直探测光与第一成分对应可以理解为：第一准直探测光为对第一探测光准直后的光，第一探测光为第一成分的特征吸收波段中的一个波长的光，即第一波长为第一成分的特征吸收波段中的一个波长。第二准直探测光与第二成分对应可以理解为：第二准直探测光为对第二探测光准直后的光，第二探测光为第二成分的特征吸收波段中的一个波长的光，即第二波长为第二成分的特征吸收波段中的一个波长。需要说明的是，特征吸收波段中的一个波长的光为特征吸收波段中的任一个波长的光或者指定波长的光，本技术对此不作特殊限定。第一准直探测光和第二准直探测光为准直光源发射组件110能够发射的不同波长的准直探测光中的准直探测光。
[0058]
准直光源发射组件110包括光源111和准直透镜112；其中，光源111用于发射不同波长的探测光，准直透镜112用于对不同波长的探测光进行准直，得到不同波长的准直探测光。光源111例如可以是led或者激光器等，本技术对此不作特殊限定。
[0059]
通过准直透镜112对光源111发射的探测光进行准直，减小了探测光的发散角，进而使准直探测光的散射角度较小，从而避免待测量样品的背向反射形成大范围的光晕，进而避免接收探测组件120接收到杂散光，提高了测量的准确性。
[0060]
关于光源111的数量的设置可以包括以下三种：
[0061]
第一种，光源111的数量为一个，该光源111可以在不同电流的激励下，发射不同波长的探测光。需要说明的是，光源111在一个时刻仅发射一个波长的探测光，在不同时刻发射不同波长的探测光。由于光源111的数量为一个，因此，占用面积小，减小了成分含量测量装置的体积。
[0062]
第二种，光源111的数量与准直光源发射组件110能够发射的不同波长的准直探测光的数量相同，且每个光源用于发射一个单一波长的探测光。
[0063]
第三种，光源111的数量为多个，且光源111的数量不等于准直光源发射组件110能够发射的不同波长的准直探测光的数量。例如，光源111的数量为两个，其中，一个光源用于发射一部分不同波长的探测光，另一个光源用于发射另一部分不同波长的探测光。
[0064]
需要说明的是，光源111数量的设置仅为示例性的，并不用于限定本技术。
[0065]
接收探测组件120，用于依次接收并探测第一反射光和第二反射光，第一反射光为第一准直探测光被待测量样品的下表面反射的光，第二反射光为第二准直探测光被待测量样品的下表面反射的光，接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑。
[0066]
在本技术实施例中，接收探测组件120可以包括光电探测器121和接收透镜122，其中：接收透镜122用于和光电探测器121确定接收探测组件120的接收视场；光电探测器121，
用于探测反射光以及将反射光由光信号转换为电信号。需要说明的是，接收探测组件120在同一时刻只能接收并探测一种波长的反射光，在不同时刻可以接收并探测不同波长的反射光，即针对不同波长的反射光，采用分时接收并探测的方式。由于光电探测器121采用分时接收并探测反射光的方式，因此，光电探测器121可以采用单像素探测器，极大的减小了装置的制造成本和体积。
[0067]
图2为本技术实施例提供的成分含量测量装置的探头的结构示意图。如图2所示，该探头200包括准直光源发射组件110和接收探测组件120，其中，准直光源发射组件110包括2个光源111。需要说明是，上述探头的结构仅为示例性的，并不用于限定本技术。例如，探头200包括准直光源发射组件110和接收探测组件120，其中，准直光源发射组件110包括3个光源111；再例如，探头200包括准直光源发射组件110和接收探测组件120，其中，准直光源发射组件110包括5个光源111等。
[0068]
接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域的大小与准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑尺寸相关，若接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域小于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑，则反射光无法充分进入接收探测组件120，导致信噪比降低，进而影响测量的可靠性，若接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域过大，则会导致环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等进入到接收探测组件120，影响测量结果的准确性。因此，在确定接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域的大小时，将接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域设置的等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑，这样，在确保反射光充分进入接收探测组件的同时，也有效的抑制了背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等，大大的提高了信噪比，进而确保了测量结果的准确性和测量可靠性。
[0069]
需要说明的是，关于接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑中的等于的理解如下：
[0070]
接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域与准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑相等，或者接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域大于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑且接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域超出准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑的区域不大于预设数值，例如，预设数值为2平方厘米。
[0071]
由于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑的直径为：s*θ，其中，θ为准直探测光的发散角度，s为光源距离待测量样品的下表面的距离，因此，接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域的直径等于s*θ。此处关于等于的理解已经在上文中进行了说明，因此此处不再赘述。
[0072]
在设置接收探测组件120和准直光源发射组件110的相对位置时，确保接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域覆盖准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑，使反射光更充分的进入接收探测组件。
[0073]
如图3所示，由于准直光源发射组件110和接收探测组件120自身体积的原因，准直光源发射组件110的发射光路与接收探测组件120的接收光路在空间上并非共线，因此会造成一定的探测盲区距离，若待测量样品与光源的距离小于探测盲区距离时，则接收探测组
件120无法接收到反射光，若待测量样品与光源的距离大于或者等于探测盲区距离，且位于准直光源发射组件110发射的准直探测光的发散角度θ与接收探测组件120的接收视场b重合的区域内时，接收探测组件120可以接收到反射光。为了尽量缩短探测盲区距离，准直光源发射组件110与接收探测组件120采用近轴设置，即设置准直光源发射组件110和接收探测组件120的位置时，准直光源发射组件110与接收探测组件120尽量靠近，以使准直光源发射组件110的发射光路和接收探测组件120的接收光路在空间上尽量靠近。需要说明的是，探测盲区距离可以根据准直光源发射组件110和接收探测组件120之间的相对位置、准直探测光的发散角度θ、接收探测组件120的接收视场b等并结合几何原理计算得到。此外，准直光源发射组件110与接收探测组件120采用近轴设置，也使得装置尽可能紧凑，在一定程度上减小了装置的体积。
[0074]
为了进一步的消除环境背景光带来的影响，以提高信噪比，成分含量测量装置还包括光学滤波器，该光学滤波器设置在接收探测组件接收反射光的光路上。
[0075]
光学滤波器可以是可调节的光学滤波器，也可以是固定的光学滤波器，其中，可调节的滤波器指可以根据控制电信号，确定哪个波长的光通过，那些波长的光无法通过。固定的光学滤波器可透过的光的波长是固定不变的，即固定的光学滤波器可以透过多个固定波长的光，其他波长的光无法透过，需要说明的是，可透过的光的波长由准直探测光的波长确定。
[0076]
通过在接收探测组件接收反射光的光路上设置光学滤波器，以通过光学滤波器透过反射光，并滤除环境背景光，消除了环境背景光带来的影响。
[0077]
光学滤波器的设置数量可以是一个，也可以是多个。若光学滤波器为多个，则可以通过多个光学滤波器进行多级滤波，更好的消除环境背景光带来的影响。
[0078]
需要说明的是，上述关于光学滤波器的数量的设置仅为示例性的，并不用于限定本技术。
[0079]
数字信号处理模块130，用于根据第一准直探测光的功率、第二准直探测光的功率、第一反射光的功率和第二反射光的功率确定相对吸光度比值，根据相对吸光度比值、第一成分对第一准直探测光的吸光度确定第二成分对第二准直探测光的吸光度，以及根据第二成分对第二准直探测光的吸光度确定第二成分的含量。
[0080]
在本技术实施例中，由于第一准直探测光和第二准直探测光是由准直光源发射组件发射，因此，第一准直探测光的功率和第二准直探测光的功率是已知的。第一反射光的功率和第二反射光的功率由其转换的电信号计算得到。
[0081]
确定第二成分的含量的过程包括：将第一反射光的功率与第一准直探测光的功率的比值确定为待测量样品的下表面对第一准直探测光的反射率；将第二反射光的功率与第二准直探测光的功率的比值确定为待测量样品的下表面对第二准直探测光的反射率；根据待测量样品的下表面对第一准直探测光的反射率和待测量样品的下表面对第二准直探测光的反射率并结合上述相对吸光度比值计算公式(公式3)，计算相对吸光度比值，即计算第一成分对第一准直探测光的吸光度与第二成分对第二准直探测光的吸光度的比值；由于第一成分的含量是已知的，因此可以根据第一成分的含量确定第一成分对第一准直探测光的吸光度；根据第一成分对第一准直探测光的吸光度以及计算得到的吸光度比值确定第二成分对第二准直探测光的吸光度；根据第二成分对第二准直探测光的吸光度确定第二成分的
含量。
[0082]
数字信号处理模块130还用于发出测量指令，在此基础上，如图4所示，成分含量测量装置还包括电流调制模块140和电路放大和adc采样模块150，其中：电流调制模块140用于响应于测量指令产生电流，以激励准直光源发射组件产生准直探测光；电路放大和adc采样模块150，用于放大反射光对应的电信号并经过adc采样输出数字信号。
[0083]
下面，以图4为例对测量待测量样品中的第二成分的含量的过程进行说明。
[0084]
首先，数字信号处理模块130向电流调制模块140发送测量指令，测量指令用于指示电流调制模块140产生与第一准直探测光对应的电流，以激励准直光源发射组件110产生第一准直探测光。
[0085]
电流调制模块140响应于该测量指令，产生第一准直探测光对应的电流。
[0086]
准直光源发射组件110中的光源111在电流调制模块140产生的电流的激励下发射第一探测光，第一探测光经过准直透镜112准直后得到第一准直探测光。
[0087]
第一准直探测光传输至待测量样品上，并被待测量样品的下表面反射后得到第一反射光。
[0088]
接收探测组件120接收并探测第一反射光，以及将第一反射光从光信号转化为电信号。
[0089]
电路放大和adc采样模块150放大第一反射光对应的电信号并经过adc采样输出数字信号。
[0090]
数字信号处理模块130根据电路放大和adc采样模块150输出的数字信号得到第一反射光的功率。
[0091]
接下来，数字信号处理模块130向电流调制模块140发送测量指令，测量指令用于指示电流调制模块140产生与第二准直探测光对应的电流，以激励准直光源发射组件110产生第二准直探测光。
[0092]
电流调制模块140响应于该测量指令，产生第二准直探测光对应的电流。
[0093]
准直光源发射组件110中的光源111在电流调制模块140产生的电流的激励下产生第二探测光，第二探测光经过准直透镜112的准直后得到第二准直探测光。
[0094]
第二准直探测光传输至待测量样品上，并被待测量样品的下表面反射后得到第二反射光。
[0095]
接收探测组件120接收并探测第二反射光，以及将第二反射光从光信号转换为电信号。
[0096]
电路放大和adc采样模块150放大第二反射光对应的电信号并经过adc采样输出数字信号。
[0097]
数字信号处理模块130根据电路放大和adc采样模块150输出的数字信号得到第二反射光的功率。
[0098]
数字信号处理模块130将第一反射光的功率与第一准直探测光的功率的比值确定为待测量样品的下表面对第一准直探测光的反射率；将第二反射光的功率与第二准直探测光的功率的比值确定为待测量样品的下表面对第二准直探测光的反射率；根据待测量样品的下表面对第一准直探测光的反射率、待测量样品的下表面对第二准直探测光的反射率并结合上述相对吸光度比值计算公式(公式3)，计算相对吸光度比值，即计算第一成分对第一
准直探测光的吸光度与第二成分对第二准直探测光的吸光度的比值；根据第一成分的含量确定第一成分对第一准直探测光的吸光度，根据第一成分对第一准直探测光的吸光度并结合计算得到的比值确定第二成分对第二准直探测光的吸光度，以及根据第二成分对第二准直探测光的吸光度，确定第二成分的含量。
[0099]
为了降低成分含量测量装置的运行功耗，准直探测光可以为脉冲准直探测光。在此情况下，电流调制模块，用于响应于测量指令产生脉冲电流，以激励准直光源发射组件产生脉冲准直探测光。由于采用了脉冲电流，即采用分时依次脉冲触发的方式产生脉冲准直探测光，降低了成分含量测量装置的运行功耗。
[0100]
需要说明的是，为了避免待测量样品的上表面的镜面反射光进入接收探测组件120，还可以设置一个反馈模块，用于根据接收探测组件120接收到的反射光的强度确定是否生成调整指令，调整指令用于向用户指示调整准直探测光进入待测量样品的角度，以控制待测量样品的上表面的反射光不进入接收探测组件120。即根据待测量样品的上表面的镜面反射光的强度设置一镜面反射光强量级，判断反射光的强度是否等于或者接近镜面反射光强量级，若是，则生成调整指令，并向用户展示该调整指令，用户在接收到该调整指令后，可以调整准直探测光进入待测量样品的角度，以避免待测量样品的上表面的镜面反射光进入接收探测组件，提高测量的准确性。
[0101]
综上所述，根据第一准直探测光的功率、第二准直探测光的功率、第一反射光的功率和第二反射光的功率确定相对吸光度比值，以及根据第一成分对第一准直探测光的吸光度并结合相对吸光度比值确定第二成分对第二准直探测光的吸光度，消除了准直探测光在样品中的光程的随机不确定性以及接收到的反射光只是特定接收视场的部分光所带来的影响，提高了计算第二成分对第二探测光的吸光度的准确性，从而提高了确定第二成分的含量的准确性；由于准直探测光的发散角较小且接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑，因此，在确保反射光充分进入接收探测组件的同时，也有效的抑制了环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等，大大的提高了信噪比，进而确保测量结果的准确性；相比于相关技术中采用接触式测量的方式来避免环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等的干扰，由于本技术采用准直探测光进行探测，并将接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域设置为等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑的方式，来避免环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等的干扰，因此本技术可以采用非接触的测量方式，这样，通过本技术可以对不适合采用接触式测量的样品(例如具有腐蚀性或者污染的样品)和适合采用接触式测量的样品的成分的含量进行测量；由于本技术采用了背向反射的方式进行测量，极大的扩展了光谱鉴定的应用场景；由于接收探测组件依次接收并探测第一反射光和第二反射光，即针对不同的反射光，采用分时接收并探测的方式，因此，接收探测组件可以采用单像素探测器，极大的减小了装置的制造成本和体积；由于该装置的体积相对较小，成本相对较低，因此易于集成在智能手机或者可穿戴设备中。
[0102]
图5为本技术实施例提供的成分含量测量装置的结构示意图三，如图5所示，该装置包括准直光源发射组件110、接收探测组件120、数字信号处理模块130、分路器160，其中：
[0103]
准直光源发射组件110能够发射不同波长的准直探测光，用于依次向待测量样品
发射第一波长的第一准直探测光和第二波长的第二准直探测光，第一准直探测光与第一成分对应，第二准直探测光与第二成分对应，第一成分为待测量样品中已知含量的成分，第二成分为待测量样品中未知含量的成分。由于准直光源发射组件110、第一准直探测光和第二准直探测光已经在上文中进行了说明，因此此处不再赘述。
[0104]
分路器160设置在准直探测光的传输光路上，第一准直探测光和第二准直探测光依次经过分路器160投射到待测量样品上，即准直光源发射组件110发射的准直探测光经过分路器160分路后投射到待测量样品上。分路器160例如可以为一包括通光孔的反射镜，反射镜的反射面与待测量样品相对设置。分路器160例如还可以为一分束器等，本技术实施例对此不作特殊限定。
[0105]
接收探测组件120，用于依次接收并探测第一反射光和第二反射光，第一反射光为第一准直探测光被待测量样品的下表面和分路器160依次反射的光，第二反射光为第二准直探测光被待测量样品的下表面和分路器160依次反射的光，经过分路器160偏转后的接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑，即如图6所示，经过分路器160偏转后的接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域161等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑162。需要说明的是，此处关于等于的理解已经在上文中进行了说明，因此此处不再赘述。
[0106]
由于接收探测组件120的结构已经在上文中进行了说明，因此此处不再赘述。接收探测组件120的接收视场的确定原理已经在上文中进行了说明，因此此处不再赘述。
[0107]
由于经过分路器偏转后的接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑，因此，在确保反射光充分进入接收探测组件120的同时，也有效的抑制了背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等，大大的提高了信噪比，进而确保测量结果的准确性。
[0108]
为了使反射光更充分的进入接收探测组件120，经过分路器160偏转后的接收探测组件120的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域覆盖准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑。
[0109]
由于分路器160的存在，准直探测光通过分路器160分路后投射到待测量样品上，反射光经过分路器160反射后传输至接收探测组件120，即分路器160将准直探测光和反射光在空间上分开，这样，准直探测光的传输路径与反射光从待测量样品的下表面到分路器160的传输路径共轴，消除了探测盲区距离。此外，由于准直探测光的传输路径与反射光从待测量样品的下表面到分路器160的传输路径共轴，因此准直光源发射组件110与接收探测组件120对外可以共用一个开孔，减少成分含量测量装置的开孔尺寸。
[0110]
为了进一步的消除环境背景光带来的影响，以提高信噪比，成分含量测量装置还包括光学滤波器，该光学滤波器设置在接收探测组件120接收反射光的光路上。由于光学滤波器已经在上文中进行了说明，因此此处不再赘述。
[0111]
数字信号处理模块130，用于根据第一准直探测光的功率、第二准直探测光的功率、第一反射光的功率和第二反射光的功率确定相对吸光度比值，根据相对吸光度比值、第一成分对第一准直探测光的吸光度确定第二成分对第二准直探测光的吸光度，以及根据第二成分对第二准直探测光的吸光度确定第二成分的含量。
[0112]
数字信号处理模块130还用于发出测量指令，在此基础上，如图7所示，成分含量测量装置还包括电流调制模块140和电路放大和adc采样模块150，其中：电流调制模块140用于响应于测量指令产生电流，以激励准直光源发射组件110产生准直探测光；电路放大和adc采样模块150，用于放大反射光对应的电信号并经过adc采样输出数字信号。
[0113]
下面，以图7为例对测量待测量样品中的第二成分的含量的过程进行说明。
[0114]
首先，数字信号处理模块130向电流调制模块140发送测量指令，测量指令用于指示电流调制模块140产生与第一准直探测光对应的电流，以激励准直光源发射组件110产生第一准直探测光。
[0115]
电流调制模块140响应于该测量指令，产生第一准直探测光对应的电流。
[0116]
准直光源发射组件110中的光源111在电流调制模块140产生的电流的激励下产生第一探测光，第一探测光经过准直透镜112准直后得到第一准直探测光。
[0117]
第一准直探测光经过分路器160分路后传输至待测量样品上，并被待测量样品的下表面和分路器160依次反射后得到第一反射光。
[0118]
接收探测组件120接收并探测第一反射光，以及将第一反射光从光信号转化为电信号。
[0119]
电路放大和adc采样模块150放大第一反射光对应的电信号并经过adc采样输出数字信号。
[0120]
数字信号处理模块130根据电路放大和adc采样模块150输出的数字信号得到第一反射光的功率。
[0121]
接下来，数字信号处理模块130向电流调制模块140发送测量指令，测量指令用于指示电流调制模块140产生与第二准直探测光对应的电流，以激励准直光源发射组件110产生第二准直探测光。
[0122]
电流调制模块140响应于该测量指令，产生第二准直探测光对应的电流。
[0123]
准直光源发射组件110中的光源111在电流调制模块140产生的电流的激励下产生第二探测光，第二探测光经过准直透镜112准直后得到第二准直探测光。
[0124]
第二准直探测光经过分路器160分路后传输至待测量样品上，并被待测量样品的下表面和分路器160依次反射后得到第二反射光。
[0125]
接收探测组件120接收并探测第二反射光，以及将第二反射光从光信号转换为电信号。
[0126]
电路放大和adc采样模块150放大第二反射光对应的电信号并经过adc采样输出数字信号。
[0127]
数字信号处理模块130根据电路放大和adc采样模块150输出的数字信号得到第二反射光的功率。
[0128]
数字信号处理模块130将第一反射光的功率与第一准直探测光的功率的比值确定为待测量样品的下表面对第一准直探测光的反射率；将第二反射光的功率与第二准直探测光的功率的比值确定为待测量样品的下表面对第二准直探测光的反射率；根据待测量样品的下表面对第一准直探测光的反射率、待测量样品的下表面对第二准直探测光的反射率并结合上述相对吸光度比值计算公式，计算相对吸光度比值，即计算第一成分对第一准直探测光的吸光度与第二成分对第二准直探测光的吸光度的比值；根据第一成分的含量确定第
一成分对第一准直探测光的吸光度，根据第一成分对第一准直探测光的吸光度并结合计算得到的相对吸光度比值确定第二成分对第二准直探测光的吸光度，以及根据第二成分对第二准直探测光的吸光度，确定第二成分的含量。
[0129]
为了降低成分含量测量装置的运行功耗，准直探测光可以为脉冲准直探测光。在此情况下，电流调制模块，用于响应于测量指令产生脉冲电流，以激励准直光源发射组件产生脉冲准直探测光。由于采用了脉冲电流，即采用分时依次脉冲触发的方式产生脉冲准直探测光，降低了成分含量测量装置的运行功耗。
[0130]
需要说明的是，为了避免待测量样品的上表面的镜面反射光进入接收探测组件，还可以设置一个反馈模块，用于根据接收探测组件接收到的反射光的强度确定是否生成调整指令，调整指令用于向用户指示调整准直探测光进入待测量样品的角度，以控制待测量样品的上表面的反射光不进入接收探测组件。该过程的实现原理已经在上文中进行了说明，因此此处不再赘述。
[0131]
综上所述，根据第一准直探测光的功率、第二准直探测光的功率、第一反射光的功率和第二反射光的功率确定相对吸光度比值，以及根据第一成分对第一准直探测光的吸光度并结合相对吸光度比值确定第二成分对第二准直探测光的吸光度，消除了准直探测光在样品中的光程的随机不确定性以及接收到的反射光只是特定接收视场的部分光所带来的影响，提高了计算第二成分对第二探测光的吸光度的准确性，从而提高了确定第二成分的含量的准确性；由于准直探测光的发散角较小且经过分路器偏转后的接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑，因此，在确保反射光充分进入接收探测组件的同时，也有效的抑制了环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等，大大的提高了信噪比，进而确保测量结果的准确性；相比于相关技术中采用接触式测量的方式来避免环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等的干扰，由于本技术采用准直探测光进行探测，并将经过分路器偏转后的接收探测组件的接收视场在待测量样品的下表面上覆盖的区域设置为等于准直探测光在待测量样品的下表面上形成的光斑的方式，来避免环境背景光、准直探测光在待测量样品中的多次散射造成的杂散光等的干扰，因此本技术可以采用非接触的测量方式，这样，通过本技术可以对不适合采用接触式测量的样品(例如具有腐蚀性或者污染的样品)和适合采用接触式测量的样品的成分的含量进行测量；由于本技术采用了背向反射的方式进行测量，极大的扩展了光谱鉴定的应用场景；由于分路器的存在，准直探测光通过分路器分路后投射到待测量样品的下表面，反射光经过分路器反射后传输至接收探测组件，即分路器将准直探测光和反射光在空间上分开，这样，准直探测光的传输路径与反射光从待测量样品的下表面到分路器的传输路径共轴，消除了探测盲区距离；由于准直探测光的传输路径与反射光从待测量样品的下表面到分路器的传输路径共轴，因此准直光源发射组件与接收探测组件对外可以共用一个开孔，减少成分含量测量装置的开孔尺寸；由于接收探测组件依次接收并探测第一反射光和第二反射光，即针对不同的反射光，采用分时接收并探测的方式，因此，接收探测组件可以采用单像素探测器，极大的降低了装置的制造成本和体积；由于该装置的体积相对较小，成本相对较低，因此易于集成在智能手机或者可穿戴设备中。
[0132]
由于在样品鉴定的应用领域中，可以通过测量样品中的特殊成分的含量，并根据
特殊成分的含量来鉴定样品的真假，因此，可以基于样品已知含量的成分并结合上述方式测量样品中特殊成分的含量，进而根据特殊成分的含量鉴定样品的真伪。例如，鉴定酒的真伪时，可以以酒中的已知含量的酒精或者水作为参考，来测量该酒中的特殊成分(例如，酯类)的含量，以通过该特殊成分的含量鉴定酒的真假。综上，上述成分含量测量装置不仅可以应用在成分的含量的测量上，还可以应用在样品的真伪鉴定上。
[0133]
在该装置应用在真伪鉴定领域的前提下，由于仅需对少数特殊成分的含量进行测量，因此，仅需少数波长的准直探测光，这样，采用发射少数波长的探测光的光源并结合单像素探测器即可实现对样品的真伪鉴定，极大的降低了装置的制造成本，也降低了装置的体积，使得装置更易集成在智能手机或者可穿戴设备中，极大的方便消费者使用。
[0134]
本技术实施例还提供了一种终端设备，该终端设备中包括上述中任一项所述的成分含量测量装置。终端设备例如可以为手机、电子手表、平板电脑、手环等智能终端或者可穿戴设备。
[0135]
例如，图8为本技术实施例提供的手机的结构示意图，如图8所示，该手机包括一个探头810，在该探头810中包括两个透镜，其中，透镜811为准直光源发射组件发射准直探测光的透镜，透镜812为接收探测组件接收反射光的透镜。
[0136]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0137]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0138]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0139]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0140]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0141]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0142]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。