一种多通道漫反射近红外光谱采集系统的制作方法

本技术涉及光学检测，尤其涉及一种多通道漫反射近红外光谱采集系统。

背景技术：

1、近红外光谱分析技术能对样品进行快速无损分析，该技术具有快速、无损、准确、多指标同时检测、不消耗化学试剂、绿色环保等优点，与常规检测方法相比，更适用于在线检测。随着当前近红外分析技术的不断进步，智能化工厂建设需求的不断凸显，在工业分析领域应用在线近红外光谱仪器监控生产环节的趋势愈发明显。

2、在复杂的工业环境使用在线近红外光谱仪器时，由于近红外光源的波动，环境温湿度的影响，需要及时对采集的光谱进行自动参比校准和波长校准，考虑到震动环境的不利影响，仪器内部关键光学部件均需固定可靠，尽可能规避因对移动精度要求过高导致的潜在分析偏差，现有光谱分析装置多数光路切换部分对于移动部件的控制要求较高，导致检测的可靠性存在一定风险。

3、在工业环境原位在线检测时，待测物料的形态、颗粒度、均匀性、纯度、杂质等难以把控，近红外仪器需要尽可能采集到较大面积具有整体代表性的样品信息，来消除因样品不均匀性引起的随机性分析误差。

技术实现思路

1、本实用新型为解决上述问题，提供了一种多通道漫反射近红外光谱采集系统，能够有效地扩大外部样品漫反射光线的收集面积，自动定期校准因环境温湿度、光源能量、基线漂移等因素产生的影响，提高了测量精度和可靠性。

2、本实用新型所采取的技术方案：

3、一种多通道漫反射近红外光谱采集系统，包括近红外光源照射机构、样品信号采集通道、参比信号采集通道、波长校准信号采集通道、光通道切换机构、光纤传导机构和光谱仪，样品信号采集通道和参比信号采集通道的参比模块置于近红外光源照射机构下方，波长校准信号采集通道单独置于参比信号采集通道和样品信号采集通道之间，通过内置的光通道切换机构实现样品信号、参比信号和波长校准信号的回收，并通过光纤传导机构传输给光谱仪，不同通道之间信号的切换通过步进电机组件控制遮光挡片的移动位置来实现，外部样品经样品信号采集通道的一组透镜装置将外部样品的漫反射光信号收集。

4、所述的近红外光源照射机构包括卤素光源、反射凹镜和镀金反光杯罩，卤素光源用于发出近红外光线，反射凹镜将卤素光源信号发散，镀金反光杯罩将卤素光源发出的光线反射到待测样品和参比模块。

5、所述的样品信号采集通道包括凹透镜、反射镜和下部准直镜，凹透镜用于将样品漫反射回来的光线汇集到样品信号采集通道内，反射镜将汇集到样品采集通道内的光线方向改变，进入到下部准直镜里，下部准直镜用于将采集到的发散光线汇聚到光纤接收端面。

6、所述的参比信号采集通道包括参比模块和上部准直镜，参比模块用于接收光源信号，并将漫反射回来的光线改变方向，汇集光线到参比信号采集通道内，上部准直镜将所采集到的发散光线汇聚到光纤接收端面。

7、所述的波长校准信号采集通道包括校准光源和中部准直镜，校准光源用于制造波长校准光线，中部准直镜用于将所采集到的发散光线汇聚到光纤接收端面。

8、所述的光通道切换机构包括控制电路、步进电机组件和遮光挡片，控制电路用于控制步进电机组件中的直线滑轨上的滑台移动以及卤素光源和校准光源的开关，实现不同检测状态下的光源信号产生，遮光挡片固定在直线滑轨上的滑台上，直线滑轨的滑台用来控制遮光挡片在样品信号采集通道、参比信号采集通道和波长校准信号采集通道的位置切换，实现不同检测通道信号的通断。

9、所述的光纤传导机构包括三合一光纤束，三合一光纤束具有第一接收端、第二接收端、第三接收端以及光谱仪输送端，第一接收端用于接收样品信号采集通道输送过来的光信号；第二接收端用于接收参比信号采集通道输送过来的光信号；第三接收端用于接收波长校准信号采集通道输送过来的光信号；光谱仪输送端用于将所收集到的各通道信号实时传输到光谱仪，光谱仪输送端光纤束的排布方式与光谱仪耦合。

10、本实用新型的有益效果：本实用新型能够有效地扩大外部样品漫反射光线的收集面积，自动定期校准因环境温湿度、光源能量、基线漂移等因素产生的影响，提高了测量精度和可靠性，适用于不同粒径的固体、液体、悬浮液等在线和离线的近红外漫反射测量，具有广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种多通道漫反射近红外光谱采集系统，其特征在于，包括近红外光源照射机构、样品信号采集通道、参比信号采集通道、波长校准信号采集通道、光通道切换机构、光纤传导机构和光谱仪(18)，样品信号采集通道和参比信号采集通道的参比模块(4)置于近红外光源照射机构下方，波长校准信号采集通道单独置于参比信号采集通道和样品信号采集通道之间，通过内置的光通道切换机构实现样品信号、参比信号和波长校准信号的回收，并通过光纤传导机构传输给光谱仪(18)，不同通道之间信号的切换通过步进电机组件控制遮光挡片(12)的移动位置来实现，外部待测样品(7)经样品信号采集通道的一组透镜装置将外部待测样品(7)的漫反射光信号收集。

2.根据权利要求1所述的多通道漫反射近红外光谱采集系统，其特征在于，所述的近红外光源照射机构包括卤素光源(2)、反射凹镜(3)和镀金反光杯罩(1)，卤素光源(2)用于发出近红外光线，反射凹镜(3)将卤素光源(2)信号发散，镀金反光杯罩(1)将卤素光源(2)发出的光线反射到待测样品和参比模块(4)。

3.根据权利要求2所述的多通道漫反射近红外光谱采集系统，其特征在于，所述的样品信号采集通道包括凹透镜(6)、反射镜(5)和下部准直镜(11)，凹透镜(6)用于将样品漫反射回来的光线汇集到样品信号采集通道内，反射镜(5)将汇集到样品采集通道内的光线方向改变，进入到下部准直镜(11)里，下部准直镜(11)用于将采集到的发散光线汇聚到光纤接收端面(19)。

4.根据权利要求3所述的多通道漫反射近红外光谱采集系统，其特征在于，所述的参比信号采集通道包括参比模块(4)和上部准直镜(9)，参比模块(4)用于接收光源信号，并将漫反射回来的光线改变方向，汇集光线到参比信号采集通道内，上部准直镜(9)将所采集到的发散光线汇聚到光纤接收端面(19)。

5.根据权利要求4所述的多通道漫反射近红外光谱采集系统，其特征在于，所述的波长校准信号采集通道包括校准光源(8)和中部准直镜(10)，校准光源(8)用于制造波长校准光线，中部准直镜(10)用于将所采集到的发散光线汇聚到光纤接收端面(19)。

6.根据权利要求5所述的多通道漫反射近红外光谱采集系统，其特征在于，所述的光通道切换机构包括控制电路、步进电机组件和遮光挡片(12)，控制电路用于控制步进电机组件中的直线滑轨(17)上的滑台移动以及卤素光源(2)和校准光源(8)的开关，实现不同检测状态下的光源信号产生，遮光挡片(12)固定在直线滑轨(17)上的滑台上，直线滑轨(17)的滑台用于控制遮光挡片(12)在样品信号采集通道、参比信号采集通道和波长校准信号采集通道的位置切换，实现不同检测通道光信号的通断。

7.根据权利要求5所述的多通道漫反射近红外光谱采集系统，其特征在于，所述的光纤传导机构包括三合一光纤束，三合一光纤束具有光纤束第一接收端(15)、光纤束第二接收端(13)、光纤束第三接收端(14)以及光谱仪输送端(16)，光纤束第一接收端(15)用于接收样品信号采集通道输送过来的光信号；光纤束第二接收端(13)用于接收参比信号采集通道输送过来的光信号；光纤束第三接收端(14)用于接收波长校准信号采集通道输送过来的光信号；光谱仪输送端(16)用于将所收集到的各通道信号实时传输到光谱仪(18)，光谱仪输送端(16)光纤束的排布方式与光谱仪(18)耦合。

技术总结
一种多通道漫反射近红外光谱采集系统，包括近红外光源照射机构、样品信号采集通道、参比信号采集通道、波长校准信号采集通道、光通道切换机构、光纤传导机构和光谱仪，样品信号采集通道和参比信号采集通道的参比模块置于近红外光源照射机构下方，波长校准信号采集通道单独置于参比信号采集通道和样品信号采集通道之间，通过内置的光通道切换机构实现样品信号、参比信号和波长校准信号的回收，并通过光纤传导机构传输给光谱仪。本技术能够有效地扩大外部样品漫反射光线的收集面积，自动定期校准因环境温湿度、光源能量、基线漂移等因素产生的影响，提高了测量精度和可靠性。

技术研发人员：丁柯,杨明
受保护的技术使用者：瑞谱分析仪器（天津）有限公司
技术研发日：20230512
技术公布日：2024/1/15