本发明属于光谱测量，尤其涉及一种用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置和方法。
背景技术：
1、在近红外光谱分析、在线过程监测以及高通量成分筛选等工业与科研领域，对多个样品流路进行快速、交替且具有高度一致性的光谱测量是一项核心需求。传统的主流解决方案主要依赖于光学分束器，例如光纤分束器，将光源发出的光束分割为多路，每一路对应一个独立的样品通道，并利用机械快门或光学开关来控制各光路的通断，以此实现分时测量。
2、然而，这种基于“静态分光与开关切换”的传统技术路径存在若干固有缺陷。首先，由于分束器本身固有的加工误差，难以保证被分出的各通道光束在光强和光学特性上完全一致，这引入了系统性的通道间偏差，从根本上限制了测量的准确性与可比性。其次，该方案的扩展性差且成本高昂，每增加一个测量通道，就必须相应地增加一套分光光路和一个开关元件，导致系统成本呈指数上升，机械结构日趋复杂，整体可靠性也随之下降。最后，系统的校准与运维工作极为繁琐，多个独立的光学元件使得初始光路调试复杂，并且每个通道都需要进行频繁且独立的校准以补偿其特有的通道差异，这不仅带来了巨大的工作量，也难以维持系统长期的测量稳定性。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置和方法。
2、本发明的技术方案如下：
3、一种用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置，包括向待测样品中心轴线发射光束的宽带光源、接收穿过待测样品中心轴线光束的光谱仪检测器，还包括设有通路方向相互平行且中心轴线沿同一基准直线依次排列的多个流道的样品流通池、接收来自所述宽带光源的光束并将该光束转折90°后垂直入射至所述样品流通池的任一流道通路的第一反射镜、与所述第一反射镜的反射面互成90度夹角并将流道通路垂直出射的测量光束再次转折90°后导向至所述光谱仪检测器的第二反射镜以及同步地驱动所述第一反射镜和第二反射镜沿所述直线方向移动的驱动单元；所述多个流道包括一个参比通道和多个样品通道。
4、进一步地，所述第一反射镜与所述第二反射镜刚性地固定于一个п形支架上，形成一个同步移动的п形镜桥。
5、进一步地，所述驱动单元包括滚珠丝杆模组、驱动电机以及用于初始定位的原点传感器。
6、进一步地，所述驱动电机为步进电机。
7、进一步地，还包括控制模块，所述控制模块与所述驱动单元及光谱仪检测器电连接，用于控制所述驱动单元使第一反射镜和第二反射镜移动至目标流道，并在移动完成后同步触发所述光谱仪检测器进行数据采集。
8、进一步地，所述驱动单元还包括用于检测п形镜桥的实际位置的编码器，所述控制模块在需要提高定位精度时根据编码器反馈信号执行闭环位置控制。
9、进一步地，所述样品流通池中相邻流道的中心轴线之间的间距与所述驱动单元的最小位移分辨率相匹配。
10、进一步地，所述宽带光源的出射光路与所述第一反射镜的法线成45度角；和/或，所述第二反射镜的反射光路与所述光谱仪检测器的入射光路成45度角。
11、一种用于多通道光谱测量的同步移动光路切换方法，其特征在于，采用如上任一所述的同步移动光路切换装置，并包括以下步骤：
12、初始化归零，所述控制模块向驱动单元发送指令使驱动单元同步地驱动所述第一反射镜和第二反射镜作为一个整体沿流道中心轴线所在直线方向移动，直至触发原点传感器时停止移动，并将该位置设定为绝对坐标零点；
13、参比通道测量，所述控制模块根据预设的参比通道坐标，向驱动单元发送指令使驱动单元同步地驱动所述第一反射镜和第二反射镜移动至参比通道位置，并使所述宽带光源的光束经第一反射镜转折垂直入射参比通道的通路且经第二反射镜转折后导向至所述光谱仪检测器，触发所述光谱仪检测器采集参比光谱数据；
14、顺序扫描测量，所述控制模块根据预设的各样品通道坐标，向驱动单元发送指令使驱动单元同步地驱动所述第一反射镜和第二反射镜依次移动至各样品通道位置，并在每一样品通道位置使所述宽带光源的光束经第一反射镜转折垂直入射该样品通道的通路且经第二反射镜转折后导向至所述光谱仪检测器，触发所述光谱仪检测器采集每一样品的样品光谱数据；
15、数据处理，将采集到的所有样品光谱数据分别与所述参比光谱数据进行计算，得到各样品的吸光度数据。
16、相比于现有技术本发明具有如下有益效果：
17、本发明提出一种用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置和方法，该装置通路方向平行且中心轴线共线的多通道流通池设计，与同步移动的反光镜及驱动单元相结合，解决了传统分光方案因多套独立光路导致的通道间偏差问题，实现了所有流道测量时物理光路的绝对一致性，确保测量差异主要来源于样品本身，有效抑制了由分光器件和多个光学元件带来的通道间偏差。该装置还设计有刚性固定的п形镜桥结构，通过其与高精度驱动单元的配合解决了现有技术中因使用多个独立运动的开关执行器而导致的可靠性瓶颈与复杂结构问题，将整个系统的运动部件简化为单一模组，显著降低了故障率，提高了长期运行稳定性。该装置采用模块化的流通池设计，解决了系统扩展成本高的问题，使得增加测量流道仅需增加流道数，核心部件无需变更，实现了极佳的经济性与扩展性。
18、本发明方法利用同一套移动光路进行所有流道的测量，解决了传统多通道系统需要对每个流道进行独立、频繁校准的繁琐问题，实现了仅需一次参比测量即可完成全部通道校准的简化，降低了运维成本和时间。本发明方法的控制模块对驱动单元与光谱仪采集的同步控制，解决了光路位置与数据采集时刻可能不匹配导致的测量误差问题，确保了每一个数据点都与精确的光路位置对应，提升了数据的真实性与可靠性。更进一步，在数据处理阶段使用唯一的参比光谱对所有样品光谱进行统一计算，解决了多源数据基准不一的问题，保证了所有样品测量结果处于同一基准下。
19、本发明的光路一致性由同步移动的刚性п形镜桥所保障，与驱动单元的控制方式无直接关联。п形镜桥在空间中的光学几何关系固定不变，只要其位置能够重复回到预设流道中心，即可保证光路在各通道保持完全一致。因此，即使采用开环定位方式，在定期归零机制的配合下，仍可实现与闭环控制相同的光路一致性和测量可靠性。
1.一种用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置，包括向待测样品中心轴线发射光束的宽带光源、接收穿过待测样品中心轴线光束的光谱仪检测器，其特征在于，还包括设有通路方向相互平行且中心轴线沿同一基准直线依次排列的多个流道的样品流通池、接收来自所述宽带光源的光束并将该光束转折90°后垂直入射至所述样品流通池的任一流道通路的第一反射镜、与所述第一反射镜的反射面互成90度夹角并将流道通路垂直出射的测量光束再次转折90°后导向至所述光谱仪检测器的第二反射镜以及同步地驱动所述第一反射镜和第二反射镜沿所述直线方向移动的驱动单元；所述多个流道包括一个参比通道和多个样品通道。
2.根据权利要求1所述的用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置，其特征在于，所述第一反射镜与所述第二反射镜刚性地固定于一个п形支架上，形成一个同步移动的п形镜桥。
3.根据权利要求2所述的用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置，其特征在于，所述驱动单元包括滚珠丝杆模组、驱动电机以及用于初始定位的原点传感器。
4.根据权利要求3所述的用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置，其特征在于，所述驱动电机为步进电机。
5.根据权利要求3所述的用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块与所述驱动单元及光谱仪检测器电连接，用于控制所述驱动单元使第一反射镜和第二反射镜移动至目标流道，并在移动完成后同步触发所述光谱仪检测器进行数据采集。
6.根据权利要求5所述的用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置，其特征在于，所述驱动单元还包括用于检测п形镜桥的实际位置的编码器，所述控制模块在需要提高定位精度时根据编码器反馈信号执行闭环位置控制。
7.根据权利要求3所述的用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置，其特征在于，所述样品流通池中相邻流道的中心轴线之间的间距与所述驱动单元的最小位移分辨率相匹配。
8.根据权利要求3所述的用于多通道光谱测量的同步移动光路切换装置，其特征在于，所述宽带光源的出射光路与所述第一反射镜的法线成45度角；和/或，所述第二反射镜的反射光路与所述光谱仪检测器的入射光路成45度角。
9.一种用于多通道光谱测量的同步移动光路切换方法，其特征在于，采用如权利要求3~8任一所述的同步移动光路切换装置，并包括以下步骤：