一种漫反射光路校准切换系统的制作方法

本技术涉及光学检测，尤其涉及一种漫反射光路校准切换系统。

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，这样为检测带来不便。

技术实现思路

1、本实用新型为解决上述问题，提供了一种漫反射光路校准切换系统，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，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。

2、本实用新型所采取的技术方案：

3、一种漫反射光路校准切换系统，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、检测通道切换机构、光纤传导机构和光谱仪，待测样品和参比模块置于近红外光源照射机构下方，波长校准光源置于待测样品信号采集口的切换通路上，通过内置的检测通道切换机构来实现样品信号、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。

4、所述的近红外光源照射机构包括卤素光源、反射凹镜、镀金反光杯罩，卤素光源发出近红外光线，通过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上。

5、所述的样品信号采集通道包括水平光通路切换模块、凹透镜、反射镜和第一准直镜，反射镜置于反射凹镜的下方，凹透镜置于反射镜的下方，水平光通路切换模块设置于凹透镜的下方，水平光通路切换模块用于切换到样品信号采集位置，使待测样品信号进入凹透镜，凹透镜将待测样品漫反射回来的光线汇集到样品采集通道内，样品采集通道内的光线通过反射镜将光线方向改变，光线通过第一准直镜汇聚到光纤束第一接收端。

6、所述的参比信号采集通道包括参比模块和第二准直镜，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，汇聚到参比采集通道内，再通过第二准直镜将所采集到的发散光线汇聚到光纤束第二接收端。

7、所述的波长校准信号采集通道包括水平光通路切换模块、校准光源、凹透镜、反射镜和第一准直镜，水平光通路切换模块用于切换到波长校准信号采集位置，使外部样品信号进入凹透镜，校准光源用于制造波长校准光线，校准光源置于外部样品信号采集口的切换通路上，通过凹透镜将校准光源漫反射回来的光线汇集到波长校准信号采集通道内，用反射镜改变汇集到波长校准信号采集通道内的光线反向，进入到第一准直镜内，再通过第一准直镜将采集到的发散光线汇聚到光纤束第一接收端。

8、所述的检测通道切换机构包括控制电路、直线滑轨、齿轮齿条二级传动机构和遮光挡片，控制电路用于控制直线滑轨的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，直线滑轨控制水平光通路切换模块的移动，实现在样品检测位、波长校准检测位和参比检测位的切换，通过水平齿条驱动齿轮齿条二级传动机构，齿轮齿条二级传动机构通过齿轮和竖直齿条的啮合传动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，水平齿条与齿轮啮合，遮光挡片用来适配样品、参比和校准光通道光信号的截断。

9、所述的光纤传导机构包括二合一光纤束，光纤束具有光纤束第一接收端、光纤束第二接收端和光谱仪输送端，光纤束第一接收端用于接收样品信号采集通道和波长校准信号采集通道输送过来的光信号，光纤束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，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接口的耦合效率保证最佳。

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，实现样品近红外漫反射信号的收集和仪器的自动校准，该系统采用紧凑全封闭的二级传动光路切换结构，实现了两个方向光路的同步切换，有效提高了光路切换的效率，同时消除外部环境对检测系统的干扰；核心光学部件均无移动设计，最大程度上消除因移动精度要求带来的测量偏差，提高了采集信号的稳定性，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：

1.一种漫反射光路校准切换系统，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、检测通道切换机构、光纤传导机构和光谱仪(20)，待测样品(7)和参比模块(4)置于近红外光源照射机构下方，波长校准光源(8)置于待测样品(7)信号采集口的切换通路上，通过内置的检测通道切换机构来实现样品信号、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(20)。

2.根据权利要求1所述的漫反射光路校准切换系统，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)、镀金反光杯罩(1)，卤素光源(2)发出近红外光线，通过反射凹镜(3)将卤素光源信号发散，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(7)和参比模块(4)上。

3.根据权利要求2所述的漫反射光路校准切换系统，其特征在于，所述的样品信号采集通道包括水平光通路切换模块(11)、凹透镜(6)、反射镜(5)和第一准直镜(15)，反射镜(5)置于反射凹镜(3)的下方，凹透镜(6)置于反射镜(5)的下方，水平光通路切换模块(11)设置于凹透镜(6)的下方，水平光通路切换模块(11)用于切换到样品信号采集位置，使待测样品(7)信号进入凹透镜(6)，凹透镜(6)将待测样品(7)漫反射回来的光线汇集到样品采集通道内，样品采集通道内的光线通过反射镜(5)将光线方向改变，光线通过第一准直镜(15)汇聚到光纤束第一接收端(17)。

4.根据权利要求3所述的漫反射光路校准切换系统，其特征在于，所述的参比信号采集通道包括参比模块(4)和第二准直镜(16)，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，汇聚到参比采集通道内，再通过第二准直镜(16)将所采集到的发散光线汇聚到光纤束第二接收端(18)。

5.根据权利要求4所述的漫反射光路校准切换系统，其特征在于，所述的波长校准信号采集通道包括水平光通路切换模块(11)、校准光源(8)、凹透镜(6)、反射镜(5)和第一准直镜(15)，水平光通路切换模块(11)用于切换到波长校准信号采集位置，使外部样品信号进入凹透镜(6)，校准光源(8)用于制造波长校准光线，校准光源(8)置于外部样品信号采集口的切换通路上，通过凹透镜(6)将校准光源(8)漫反射回来的光线汇集到波长校准信号采集通道内，用反射镜(5)改变汇集到波长校准信号采集通道内的光线反向，进入到第一准直镜(15)内，再通过第一准直镜(15)将采集到的发散光线汇聚到光纤束第一接收端(17)。

6.根据权利要求5所述的漫反射光路校准切换系统，其特征在于，所述的检测通道切换机构包括控制电路、直线滑轨(12)、齿轮齿条二级传动机构和遮光挡片(14)，控制电路用于控制直线滑轨(12)的移动以及卤素光源(2)和校准光源(8)的开关，直线滑轨(12)用于控制水平光通路切换模块(11)的移动，直线滑轨(12)通过水平齿条(9)驱动齿轮齿条二级传动机构，齿轮齿条二级传动机构通过齿轮(10)和竖直齿条(13)的啮合传动控制遮光挡片(14)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，遮光挡片(14)用来适配样品、参比和校准光通道光信号的截断。

7.根据权利要求6所述的漫反射光路校准切换系统，其特征在于，所述的光纤传导机构包括二合一光纤束，光纤束具有光纤束第一接收端(17)、光纤束第二接收端(18)和光谱仪输送端(19)，光纤束第一接收端(17)用于接收样品信号采集通道和波长校准信号采集通道输送过来的光信号，光纤束第二接收端(18)用于接收参比信号采集通道输送过来的光信号，光谱仪输送端(19)用于将所收集到的各通道信号实时传输到光谱仪(20)。

技术总结
一种漫反射光路校准切换系统，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、检测通道切换机构、光纤传导机构和光谱仪，待测样品和参比模块置于近红外光源照射机构下方，波长校准光源置于待测样品信号采集口的切换通路上，通过内置的检测通道切换机构来实现样品信号、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。本发明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。

技术研发人员：丁柯,杨明,魏思奇,赵金浩,孙东辉
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：20230908
技术公布日：2024/5/6