一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于应用在食品成分分析测试领域的双探测器近红外光谱仪，具体地涉及一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪。
【背景技术】
[0002]近年来，近红外光谱作为迅速崛起的光谱分析技术，在分析测试领域中得到了越来越多的关注。由于近红外光谱用于样品分析时，基本不需要对样品进行处理，且不破坏和消耗样品，又无环境污染，所以堪称是绿色分析的典型代表。因此，近红外光谱分析技术作为一种无损、快速检测技术正越来越多地被大家认同。近红外技术具有应用领域广泛、市场容量大等特点。
[0003]目前我国市场上的近红外商品仪器中，国内产品还不多，特别是高档近红外分析仪器，大部分是国外公司的产品；此外，我国尚未建立近红外光谱分析仪器与应用技术的相关标准。因此，国内的大量研究工作集中在以下两个方面:一是使用进口的近红外光谱仪，分析不同样品、不同成分含量，扩展近红外光谱的应用范围；二是对样品的光谱数据进行分析，对化学计量算法、仪器设计、仪器性能的研究相对较少。在这种情况下，课题组一直致力于近红外光谱仪器的研制和推广工作。
[0004]传统滤光片型近红外光谱仪配备的几个滤光片都是仪器开发人员根据用户的应用场合量身定做的分析某种样品某种成分时所用的特征波长在仪器开发阶段已经完成，如果实际待分析的样品或成分相对于仪器的开发目的发生了改变，就算是重新定标，仪器的分析度一般也会显著下降，其应用场合受到了一定的限制。参考中国发明专利，专利号为200710157120.2，其公开了一种近红外光谱仪；其特征在于近红外光源与准直透镜配合构成光源系统，准直透镜后部位置配合设置光强调制盘和滤光片盘，之后配合设置由光路斩光盘、反射镜构成的双光路变换装置，双光路变换装置与前部设置的积分球光路连接，积分球上配合设置旋转样品池及与信号处理器连接的光电探测器。
[0005]随着近红外光谱仪器技术的发展，基于连续波长的化学计量学方法如P C R (主成分回归)、PLSR (偏最小二乘回归)、ANN (人工神经网络)等，代表了现代近红外光谱技术的发展方向，其相应的连续波长型仪器通用性强、性能稳定、但结构相对复杂、价格昂贵。
[0006]由此介绍自制的滤光片型双探测器结构的近红外漫反射光谱仪，并应用该光谱仪检测了奶粉、牛奶和酱油相关成分的含量。
【发明内容】
[0007]本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪；采用自制双探测器结构的滤光片型漫反射近红外光谱仪，可以获得样品准确的漫反射率；并且系统光路简单，具有高可靠性。自制双接收器结构的滤光片型近红外光谱仪可以用于近红外光谱检测，进一步建模后可以用于其它粮食食品成分的快速分析工作。
[0008]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0009]本发明一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪，其主要包括8大部分:光源、分光系统、分光镜、参考探测器部分、积分球部分、装样部分、主接收器部分和结果显示部分；其结构特点是:由光源发出的光经过分光系统接收处理，之后分光系统发射出的单色光速被分光镜分成两束光，一束光直接被参考探测器部分接收，另一束光福射通过积分球部分后照射到装样部分的样品上；然后积分球部分收集样品上的漫散射光信息，积分球部分将漫散射光信息发射到主接收器部分上，最后光谱信号由主接收器部分发送到显示部分，经由结果显示部分显示结果。
作为本发明的一种优选方案，本发明所述的分光系统出射的单色光束被分光镜分成两束光，一束光直接被参考探测器部分接收，这束光的能量仅占分光系统出射的单色光能量的4 %左右。
[0010]作为本发明的另一种优选方案，本发明所述的分光系统出射的另一束光辐射通过积分球部分后照射到样品上，积分球部分收集样品的漫散射光信息，并由安装在积分球部分上的主接收器部分接收；主接收器部分在积分球部分上是按照0°?45°入射接收位置安装的。
[0011]本发明的有益效果是。
[0012]本发明采用自制双探测器结构的滤光片型漫反射近红外光谱仪，其中自制的双探测器近红外光谱仪区别于其它仪器的特点在于它的双接收器结构；它较为简单的结构验证了双探测器光谱仪的可行性，该结构利于降低仪器成本，容易实现专用化。
[0013]本发明利用自制的双探测器近红外光谱仪仪器检测了漫反射标准板的漫反射率，测量值与标称值的相关系数平均为0.995，标准偏差平均为0.01;另外，使用该仪器测定了奶粉、牛奶及酱油相关成分含量，近红外光谱与奶粉的蛋白质和脂肪含量的相关系数> 0.9 ,与酱油及原奶的相关成分含量的相关系数〉0.8，自制的双探测器结构滤光片型近红外光谱仪可以准确获得样品的漫反射率。
【附图说明】
[0014]图1是本发明一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪的结构框图。
[0015]其中，1为光源、2为分光系统、3为分光镜、4为参考探测器部分、5为积分球部分、6为装样部分、7为主接收器部分、8为结果显示部分。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，为本发明一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪的结构框图。图中包括8大部分:光源1、分光系统2、分光镜3、参考探测器部分4、积分球部分5、装样部分6、主接收器部分7和结果显示部分8 ；由光源1发出的光经过分光系统2接收处理，之后分光系统2发射出的单色光速被分光镜3分成两束光，一束光直接被参考探测器4接收，另一束光辐射通过积分球部分5后照射到装样部分6的样品上；然后积分球部分5收集样品上的漫散射光信息，积分球部分5将漫散射光信息发射到主接收器部分7上，最后光谱信号由主接收器部分7发送到显示部分，经由结果显示部分8显示结果。
[0017]本发明所述的分光系统2出射的单色光束被分光镜分成两束光，一束光直接被参考探测器部分4接收，这束光的能量仅占分光系统出射的单色光能量的4 %左右；所述的分光系统2出射的另一束光辐射通过积分球部分5后照射到样品上，积分球部分5收集样品的漫散射光信息，并由安装在积分球部分5上的主接收器部分7接收；主接收器部分7在积分球部分5上是按照0°?45°入射接收位置安装的。
【主权项】
1.一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪，其中包括:光源(1)、分光系统(2)、分光镜(3)、参考探测器部分(4)、积分球部分(5)、装样部分(6)、主接收器部分(7)和结果显示部分(8);其特征在于:由光源(1)发出的光经过分光系统(2)接收处理，之后分光系统(2)发射出的单色光速被分光镜(3)分成两束光,一束光直接被参考探测器部分(4)接收，另一束光辐射通过积分球部分(5)后照射到装样部分(6)的样品上；然后积分球部分(5)收集样品上的漫散射光信息，积分球部分(5)将漫散射光信息发射到主接收器部分(7)上，最后光谱信号由主接收器部分(7 )发送到显示部分，经由结果显示部分(8 )显示结果。2.根据权利要求1所述的一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪，其特征在于:所述的分光系统(2)出射的单色光束被分光镜分成两束光，一束光直接被参考探测器部分(4)接收，这束光的能量仅占分光系统出射的单色光能量的4 %左右。3.根据权利要求1所述的一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪，其特征在于:所述的分光系统(2)出射的另一束光辐射通过积分球部分(5)后照射到样品上，积分球部分(5)收集样品的漫散射光信息，并由安装在积分球部分(5)上的主接收器部分(7)接收；主接收器部分(7)在积分球部分(5)上是按照0°?45°入射接收位置安装的。
【专利摘要】一种用于食品成分分析的双探测器近红外光谱仪。本发明提供一种基于液晶滤光器的连续光谱成像测试装置；采用液晶面阵滤光器作为分光器件，并且系统光路简单,只需将液晶盒加入到普通光学采集设备上即可实现面阵分光,得到连续光谱。本发明包括光源、待测样品、光学镜头、液晶滤光器、低照度面阵CCD、视频采集卡、电压控制器、计算机；其结构特点是：光源发出的光线照射到待测样品上，待测样品上反射的光或激发的光进入到光学镜头，经过光学镜头的透镜进行汇聚，然后汇聚的光通过液晶滤光器；从液晶滤光器出射的单色光信号由低照度面阵CCD吸收，低照度面阵CCD将单色光信号转化为电信号，再经过视频采集卡采集，最后保存于计算机。
【IPC分类】G01N21/25
【公开号】CN105334166
【申请号】CN201410403794
【发明人】富强, 赖安晏
【申请人】富强
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年8月15日