CN106596512B - 一种用于大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱检测仪，仪器包括主控制器、用户交互显示屏、集成多路稳压电源、LIBS子系统、测距子系统、卡式望远镜、XRF子系统及BLR子系统。本发明的有益效果是，提供了一种联合光谱检测仪器及方法，将LIBS与XRF联用，实现轻重元素的同时检测；将LIBS、XRF与BLR联用，实现原子与高分子结构的同时检测，同时BLR与LIBS复用光谱通道可节省硬件资源，LIBS覆盖近红外段的光谱分析可测量硫等非金属元素。本仪器及方法可解决跨境货品待测物元素和分子结构特征识别和联检的难题，实现大宗、贵重等跨境典型货品快速鉴别和货品中危害物现场检测。

Description

一种用于大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱检测仪

技术领域

本发明涉及一种激光光谱探测系统,尤其涉及一种采用原子分子联合检测的光谱仪器系统，适用于大宗货物及贵重物品进出口现场无损，属于光电探测领域。

背景技术

目前，在跨境货品的检测当中，对于大宗、贵重等典型货品的防伪报侦检以及有害元素现场无损检测缺乏有力的快速测量手段。防伪报侦检及有害物质检测涉及到元素与分子结构的联合检测识别，以及基本元素的较高精度全覆盖检测，需要综合多种测量分析手段及技术。

在可选择的检测技术当中，激光诱导击穿光谱(简称LIBS)是一种典型的物质元素探测方法，已在各领域的元素检测中得到应用。它的特点是可进行轻元素及非金属元素的检测，缺点是受化学基质效应的影响，定量分析的精度不太高。激光拉曼技术尤其是双波长激光拉曼(Bi-wavelength laser Raman,简称BLR)技术可有效地去除荧光基底的影响，特别适合高分子化合物的分子结构测定。X射线荧光光谱(简称XRF)技术是一种可精确测量元素尤其是重元素的技术，特别适合贵重商品的元素含量测定。

本发明针对跨境货物防伪报侦检及有害物质检测的需求，提出一种联合光谱检测仪器及方法，将LIBS与XRF联用，实现轻重元素的同时检测；将LIBS、XRF与BLR联用，实现原子与高分子结构的同时检测，可解决跨境货品待测物元素和分子结构特征识别和联检的难题，实现大宗、贵重等跨境典型货品快速鉴别和货品中危害物现场检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种联合光谱检测仪器及方法，实现轻重元素以及原子与高分子的同步检测，用以解决海关口岸大宗货物的防伪报及贵重物品的快速检测难题。

本发明是这样来实现的：

大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱仪的仪器整机主要包括主控制器、用户交互显示屏、集成多路稳压电源、LIBS子系统、测距子系统、卡式望远镜、XRF子系统及BLR子系统。

其中，LIBS子系统由LIBS信号采集镜、尾纤、LIBS双色镜、LIBS扩束镜、时序控制器、LIBS激光器及四通道光谱仪组成；测距子系统由测距激光器、测距扩束镜、半反镜及测距多色镜组成；卡式望远镜由主镜、次镜及次镜驱动机构组成；XRF子系统由X射线管、X射线聚焦镜、采集通道、X射线探测器、前置放大器及频谱分析器组成；BLR子系统由808nm拉曼激光器、785nm拉曼激光器、785nm拉曼探头、808nm拉曼探头、双波长拉曼反射镜、拉曼透镜、785nm拉曼接收光纤、808nm拉曼接收光纤、785nm拉曼发射光纤、808nm拉曼发射光纤及光纤合束器组成，BLR子系统复用四通道光谱仪的第4通道；

集成多路稳压电源含有可充电的锂电池，具有交直流二种工作方式，直流工作方式下无需外接市电，由内部锂电池进行多路集中供电；交流工作方式下可连接市电接口，用于对内部锂电池充电，同时由集成多路稳压电源提供多路集中供电；

集成多路稳压电源的多路供电即为提供主控制器、用户交互显示屏、LIBS激光器、测距激光器、808nm拉曼激光器、785nm拉曼激光器及X射线管的工作电压；

主控制器内有主控软件，用于对用户交互显示屏、时序控制器、测距激光器、808nm拉曼激光器、785nm拉曼激光器、X射线管及次镜驱动机构进行控制；通过接口对四通道光谱仪进行供电与接收及分析其输出光谱信号；接收并分析测距传感器与频谱分析器的输出数据；接收用户交互显示屏传送过来的用户指令及返回用户所需要的数据及图表等测试结果；

主光轴、LIBS光轴、测距光轴、测距次光轴、XRF发射光轴及XRF接收光轴均位于同一平面内；LIBS光轴与测距光轴两者平行，且垂直于主光轴；测距次光轴与测距光轴垂直，即与主光轴平行；XRF发射光轴及XRF接收光轴关于主光轴对称分布；

卡式望远镜的主镜固定不动，次镜可在次镜驱动机构的带动下沿主光轴移动，其移动范围为有限距离，当次镜移动到与主镜的距离最近时，卡式望远镜的焦距最长，此时LIBS激光器发射出的激光经卡式望远镜聚焦会聚于远程测试点；反之，当次镜移动到与主镜的距离最远时，卡式望远镜的焦距最短，此时LIBS激光器发射出的激光经卡式望远镜聚焦会聚于近程测试点；近程测试点至远程测试点为LIBS测试范围，在该范围内，由测距子系统辅助实现LIBS自聚焦功能；XRF及BLR均为近程测试，即其测试点为近程测试点，也即LIBS、XRF、BLR近程测试均在同一目标点；近程测试点位置安装有近程测试点限位挡板，当货品测试对象贴合该挡板时，货品测试对象限位于近程测试点的位置，满足LIBS、XRF、BLR近程测试的要求；

仪器整机正对主光轴的位置开有测试窗口，可使LIBS、XRF及BLR的发射光束及回波信号自由进出仪器整机；

大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱仪按以下步骤工作：

(1)远程LIBS粗检

主控制器发出控制指令启动测距激光器，测距激光器发出的连续激光沿测距光轴行进，通过测距扩束镜扩束，透过半反镜，经测距多色镜反射后沿主光轴方向穿进卡式望远镜的主镜的中心孔，经次镜反射，再由主镜反射并聚焦至远距离的货品测试对象，由于卡式望远镜的焦距与货品距离不匹配，因此此时为散焦状态。货品测试对象的后向散射回波沿主光轴反向行进，首先由主镜反射，再经次镜反射，穿出中心孔，经测距多色镜反射后沿测距光轴行进，再经半反镜反射后沿测距次光轴行进，由测距传感器接收，测距传感器的传感信号传送至主控制器进行分析，得出回波强度值。主控制器发出指令启动次镜驱动机构带动次镜沿主光轴连续移动，改变卡式望远镜的焦距，不断测试回波强度值，当回波强度达到峰值时，主控制器发出指令关闭次镜驱动机构，使次镜停止运动，此时达到精确聚焦状态；

在精确聚焦状态下，主控制器设定时序控制器的延迟时间d，并由时序控制器首先启动LIBS激光器，然后在延迟d之后，启动四通道光谱仪曝光接收LIBS的回波信号；其工作过程为：

LIBS激光器发出的脉冲激光沿LIBS光轴行进，通过LIBS扩束镜扩束，再经LIBS双色镜反射后沿主光轴行进，透过测距多色镜后穿进卡式望远镜的主镜的中心孔，经次镜反射，再由主镜反射并聚焦至远距离的货品测试对象，货品测试对象被激发产生的LIBS信号沿主光轴反向行进，首先由主镜反射，再经次镜反射，穿出中心孔，透过测距多色镜后由LIBS信号采集镜收集，通过尾纤进入四通道光谱仪，经过光栅分光，光电转换后的光谱数据送入主控制器进行存储分析；

主控制器的LIBS物质分析软件程序对采集的远程LIBS光谱数据进行分析，得出货品测试对象的物质元素组成，及含量的粗检值，如果认为无问题，就可放行货物；反之，如果判断可疑则进入下一步近程精测；

(2)近程综合光谱精测

将大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱仪移近货品测试对象，使货品测试对象贴合近程测试点限位挡板，主控制器发出指令启动次镜驱动机构带动次镜沿主光轴移至主镜与次镜距离最远的位置，此时，卡式望远镜的焦距最短，LIBS激光器发射出的激光经卡式望远镜聚焦将会聚于近程测试点；

主控制器发出指令由时序控制器首先启动LIBS激光器，然后在延迟d之后，启动四通道光谱仪曝光接收LIBS的回波信号；

主控制器的LIBS物质分析软件程序对采集的近程LIBS光谱数据进行分析，得出货品测试对象的包括轻、重元素、非金属、金属元素在内的元素组成，以及各元素的含量值；

主控制器发出指令启动X射线管，X射线管发出的X射线沿XRF发射光轴行进，经X射线聚焦镜聚焦至近程测试点，货品测试对象产生的X射线荧光信号沿XRF接收光轴行进，经采集通道后被X射线探测器接收，再经前置放大器放大，进入频谱分析器分析，XRF光谱数据送入主控制器进行存储分析；

主控制器的XRF物质分析软件程序对采集的近程XRF光谱数据进行分析，得出货品测试对象的重元素的组成及精确含量，并将元素组成及含量结果与LIBS近程检测结果进行综合，得到轻重元素的组成及含量，可对大宗货物和贵重货品进行组成含量测定，进行防伪报检测并建立相应的数据库；

主控制器发出指令启动785nm拉曼激光器，785nm拉曼激光器发射出的785nm连续激光经785nm拉曼发射光纤进入785nm拉曼探头，经过其内部的785nm干涉滤光片形成窄线宽激光射出，经双波长拉曼反射镜反射后沿主光轴行进，经拉曼透镜会聚至近程测试点，货品测试对象产生的后向拉曼散射信号沿主光轴反向行进，透过拉曼透镜后进入785nm拉曼探头，经过其内部的785nm瑞利滤光片后进入785nm拉曼接收光纤，再通过光纤合束器后，进入四通道光谱仪的第4通道，经过光栅分光，光电转换后的785nm拉曼光谱数据送入主控制器进行存储分析；

主控制器发出指令启动808nm拉曼激光器，808nm拉曼激光器发射出的808nm连续激光经808nm拉曼发射光纤进入808nm拉曼探头，经过其内部的808nm干涉滤光片形成窄线宽激光射出，经双波长拉曼反射镜反射后沿主光轴行进，经拉曼透镜会聚至近程测试点，货品测试对象产生的后向拉曼散射信号沿主光轴反向行进，透过拉曼透镜后进入808nm拉曼探头，经过其内部的808nm瑞利滤光片后进入808nm拉曼接收光纤，再通过光纤合束器后，进入四通道光谱仪的第4通道，经过光栅分光，光电转换后的808nm拉曼光谱数据送入主控制器进行存储分析；

主控制器的BLR物质分析软件程序对采集的近程785nm及808nm拉曼光谱数据进行分析，通过差分的方法去除荧光干扰，根据双波长拉曼频移量及强度，得出货品测试对象的高分子组成及含量，可进行有毒有害物分析。

本发明的有益效果是，提供了一种联合光谱检测仪器及方法，将LIBS与XRF联用，实现轻重元素的同时检测；将LIBS、XRF与BLR联用，实现原子与高分子结构的同时检测，同时BLR与LIBS复用光谱通道可节省硬件资源，LIBS覆盖近红外段的光谱分析可测量硫等非金属元素。本仪器及方法可解决跨境货品待测物元素和分子结构特征识别和联检的难题，实现大宗、贵重等跨境典型货品快速鉴别和货品中危害物现场检测。

附图说明

图1为本发明设计的大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱仪结构示意图，图中：1——仪器整机；2——四通道光谱仪；3——LIBS信号采集镜；4——主光轴；5——LIBS双色镜；6——LIBS扩束镜；7——LIBS光轴；8——LIBS激光器；9——测距激光器；10——测距光轴；11——测距扩束镜；12—半反镜；13——测距多色镜；14——光纤合束器；15——测距传感器；16——测距次光轴；17——主镜；18——808nm拉曼激光器；19——785nm拉曼激光器；20——中心孔；21——785nm拉曼探头；22——808nm拉曼探头；23——次镜；24——双波长拉曼反射镜；25——X射线管；26——X射线聚焦镜；27——XRF发射光轴；28——近程测试点；29——XRF接收光轴；30——远程测试点；31——测试窗口；32——采集通道；33——拉曼透镜；34——X射线探测器；35——前置放大器；36——频谱分析器；37——次镜驱动机构；38——主控制器；39——时序控制器；40——用户交互显示屏；41——集成多路稳压电源；42——市电接口；43——第4通道；44——785nm拉曼接收光纤；45——808nm拉曼接收光纤；46——785nm拉曼发射光纤；47——808nm拉曼发射光纤；48——尾纤；49——近程测试点限位挡板。

注：LIBS即Laser-induced breakdown spectroscopy，激光诱导击穿光谱；XRF即X-ray fluorescence，X射线荧光光谱。

具体实施方式

本发明具体实施方式如图1所示。

本发明设计的大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱仪的仪器整机1主要包括主控制器38、用户交互显示屏40、集成多路稳压电源41、LIBS子系统、测距子系统、卡式望远镜、XRF子系统及BLR子系统。

其中，LIBS子系统由LIBS信号采集镜3、尾纤48、LIBS双色镜5、LIBS扩束镜6、时序控制器39、LIBS激光器8及四通道光谱仪2组成；测距子系统由测距激光器9、测距扩束镜11、半反镜12及测距多色镜13组成；卡式望远镜由主镜17、次镜23及次镜驱动机构37组成；XRF子系统由X射线管25、X射线聚焦镜26、采集通道32、X射线探测器34、前置放大器35及频谱分析器36组成；BLR子系统由808nm拉曼激光器18、785nm拉曼激光器19、785nm拉曼探头21、808nm拉曼探头22、双波长拉曼反射镜24、拉曼透镜33、785nm拉曼接收光纤44、808nm拉曼接收光纤45、785nm拉曼发射光纤46、808nm拉曼发射光纤47及光纤合束器14组成，BLR子系统复用四通道光谱仪2的第4通道43；

集成多路稳压电源41含有可充电的锂电池，具有交直流二种工作方式，直流工作方式下无需外接市电，由内部锂电池进行多路集中供电；交流工作方式下可连接市电接口42，用于对内部锂电池充电，同时由集成多路稳压电源41提供多路集中供电；

集成多路稳压电源41的多路供电即为提供主控制器38、用户交互显示屏40、LIBS激光器8、测距激光器9、808nm拉曼激光器18、785nm拉曼激光器19及X射线管25的工作电压；

主控制器38内有主控软件，用于对用户交互显示屏40、时序控制器39、测距激光器9、808nm拉曼激光器18、785nm拉曼激光器19、X射线管25及次镜驱动机构37进行控制；通过接口对四通道光谱仪2进行供电与接收及分析其输出光谱信号；接收并分析测距传感器15与频谱分析器36的输出数据；接收用户交互显示屏40传送过来的用户指令及返回用户所需要的数据及图表等测试结果；

主光轴4、LIBS光轴7、测距光轴10、测距次光轴16、XRF发射光轴27及XRF接收光轴29均位于同一平面内；LIBS光轴7与测距光轴10两者平行，且垂直于主光轴4；测距次光轴16与测距光轴10垂直，即与主光轴4平行；XRF发射光轴27及XRF接收光轴29关于主光轴4对称分布；

卡式望远镜的主镜17固定不动，次镜23可在次镜驱动机构37的带动下沿主光轴4移动，其移动范围为有限距离，当次镜23移动到与主镜17的距离最近时，卡式望远镜的焦距最长，此时LIBS激光器8发射出的激光经卡式望远镜聚焦会聚于远程测试点30；反之，当次镜23移动到与主镜17的距离最远时，卡式望远镜的焦距最短，此时LIBS激光器8发射出的激光经卡式望远镜聚焦会聚于近程测试点28；近程测试点28至远程测试点30为LIBS测试范围，在该范围内，由测距子系统辅助实现LIBS自聚焦功能；XRF及BLR均为近程测试，即其测试点为近程测试点28，也即LIBS、XRF、BLR近程测试均在同一目标点；近程测试点28位置安装有近程测试点限位挡板49，当货品测试对象贴合该挡板时，货品测试对象限位于近程测试点28的位置，满足LIBS、XRF、BLR近程测试的要求；

仪器整机1正对主光轴4的位置开有测试窗口31，可使LIBS、XRF及BLR的发射光束及回波信号自由进出仪器整机1；

大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱仪按以下步骤工作：

(1)远程LIBS粗检

主控制器38发出控制指令启动测距激光器9(在本实施例中为1550nm连续半导体激光器)，测距激光器9发出的连续激光沿测距光轴10行进，通过测距扩束镜11扩束，透过半反镜12，经测距多色镜13反射后沿主光轴4方向穿进卡式望远镜的主镜17的中心孔20，经次镜23反射，再由主镜17反射并聚焦至远距离的货品测试对象，由于卡式望远镜的焦距与货品距离不匹配，因此此时为散焦状态。货品测试对象的后向散射回波沿主光轴4反向行进，首先由主镜17反射，再经次镜23反射，穿出中心孔20，经测距多色镜13反射后沿测距光轴10行进，再经半反镜12反射后沿测距次光轴16行进，由测距传感器15接收，测距传感器15的传感信号传送至主控制器38进行分析，得出回波强度值。主控制器38发出指令启动次镜驱动机构37带动次镜23沿主光轴4连续移动，改变卡式望远镜的焦距，不断测试回波强度值，当回波强度达到峰值时，主控制器38发出指令关闭次镜驱动机构17，使次镜23停止运动，此时达到精确聚焦状态；

在精确聚焦状态下，主控制器38设定时序控制器39的延迟时间d(本实施例d设为10微秒)，并由时序控制器39首先启动LIBS激光器8(本实施例为1064nm纳秒级脉冲激光器，重频1Hz，单脉冲能量100mJ)，然后在延迟d之后，启动四通道光谱仪2曝光接收LIBS的回波信号；其工作过程为：

LIBS激光器8发出的脉冲激光沿LIBS光轴7行进，通过LIBS扩束镜6扩束，再经LIBS双色镜5反射后沿主光轴4行进，透过测距多色镜13后穿进卡式望远镜的主镜17的中心孔20，经次镜23反射，再由主镜17反射并聚焦至远距离的货品测试对象，货品测试对象被激发产生的LIBS信号沿主光轴4反向行进，首先由主镜17反射，再经次镜23反射，穿出中心孔20，透过测距多色镜13后由LIBS信号采集镜3收集，通过尾纤48进入四通道光谱仪2(本实施例为190-1100nm范围，分为190-350nm，350-550nm，550-750nm，750-1100nm四个通道，其中第4通道43为LIBS与BLR光谱复用通道)，经过光栅分光，光电转换后的光谱数据送入主控制器38进行存储分析；

主控制器38的LIBS物质分析软件程序对采集的远程LIBS光谱数据进行分析，得出货品测试对象的物质元素组成，及含量的粗检值，如果认为无问题，就可放行货物；反之，如果判断可疑则进入下一步近程精测；

(2)近程综合光谱精测

将大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱仪移近货品测试对象，使货品测试对象贴合近程测试点限位挡板49，主控制器38发出指令启动次镜驱动机构37带动次镜23沿主光轴4移至主镜17与次镜23距离最远的位置，此时，卡式望远镜的焦距最短，LIBS激光器8发射出的激光经卡式望远镜聚焦将会聚于近程测试点28；

主控制器38发出指令由时序控制器39首先启动LIBS激光器8，然后在延迟d之后，启动四通道光谱仪2曝光接收LIBS的回波信号；

主控制器38的LIBS物质分析软件程序对采集的近程LIBS光谱数据进行分析，得出货品测试对象的包括轻、重元素、非金属、金属元素在内的元素组成，以及各元素的含量值；

主控制器38发出指令启动X射线管25，X射线管25发出的X射线沿XRF发射光轴27行进，经X射线聚焦镜26聚焦至近程测试点28，货品测试对象产生的X射线荧光信号沿XRF接收光轴29行进，经采集通道32后被X射线探测器34接收，再经前置放大器35放大，进入频谱分析器36分析，XRF光谱数据送入主控制器38进行存储分析；

主控制器38的XRF物质分析软件程序对采集的近程XRF光谱数据进行分析，得出货品测试对象的重元素的组成及精确含量，并将元素组成及含量结果与LIBS近程检测结果进行综合，得到轻重元素的组成及含量，可对大宗货物和贵重货品进行组成含量测定，进行防伪报检测并建立相应的数据库；

主控制器38发出指令启动785nm拉曼激光器19，785nm拉曼激光器19发射出的785nm连续激光经785nm拉曼发射光纤46进入785nm拉曼探头21，经过其内部的785nm干涉滤光片形成窄线宽激光射出，经双波长拉曼反射镜24反射后沿主光轴4行进，经拉曼透镜33会聚至近程测试点28，货品测试对象产生的后向拉曼散射信号沿主光轴4反向行进，透过拉曼透镜33后进入785nm拉曼探头21，经过其内部的785nm瑞利滤光片后进入785nm拉曼接收光纤44，再通过光纤合束器14后，进入四通道光谱仪2的第4通道43，经过光栅分光，光电转换后的785nm拉曼光谱数据送入主控制器38进行存储分析；

主控制器38发出指令启动808nm拉曼激光器18，808nm拉曼激光器18发射出的808nm连续激光经808nm拉曼发射光纤47进入808nm拉曼探头22，经过其内部的808nm干涉滤光片形成窄线宽激光射出，经双波长拉曼反射镜24反射后沿主光轴4行进，经拉曼透镜33会聚至近程测试点28，货品测试对象产生的后向拉曼散射信号沿主光轴4反向行进，透过拉曼透镜33后进入808nm拉曼探头22，经过其内部的808nm瑞利滤光片后进入808nm拉曼接收光纤45，再通过光纤合束器14后，进入四通道光谱仪2的第4通道43，经过光栅分光，光电转换后的808nm拉曼光谱数据送入主控制器38进行存储分析；

主控制器38的BLR物质分析软件程序对采集的近程785nm及808nm拉曼光谱数据进行分析，通过差分的方法去除荧光干扰，根据双波长拉曼频移量及强度，得出货品测试对象的高分子组成及含量，可进行有毒有害物分析。

Claims (1)

1.一种用于大宗及贵重货品进出口检测的联合光谱检测仪，仪器整机(1)包括主控制器(38)、用户交互显示屏(40)、集成多路稳压电源(41)、LIBS子系统、测距子系统、卡式望远镜、XRF子系统及BLR子系统，其特征在于：

所述的LIBS子系统由LIBS信号采集镜(3)、尾纤(48)、LIBS双色镜(5)、LIBS扩束镜(6)、时序控制器(39)、LIBS激光器(8)及四通道光谱仪(2)组成；测距子系统由测距激光器(9)、测距扩束镜(11)、半反镜(12)及测距多色镜(13)组成；卡式望远镜由主镜(17)、次镜(23)及次镜驱动机构(37)组成；XRF子系统由X射线管(25)、X射线聚焦镜(26)、采集通道(32)、X射线探测器(34)、前置放大器(35)及频谱分析器(36)组成；BLR子系统由808nm拉曼激光器(18)、785nm拉曼激光器(19)、785nm拉曼探头(21)、808nm拉曼探头(22)、双波长拉曼反射镜(24)、拉曼透镜(33)、785nm拉曼接收光纤(44)、808nm拉曼接收光纤(45)、785nm拉曼发射光纤(46)、808nm拉曼发射光纤(47)及光纤合束器(14)组成，BLR子系统复用四通道光谱仪(2)的第4通道(43)；

所述的集成多路稳压电源(41)含有可充电的锂电池，具有交直流二种工作方式，直流工作方式下无需外接市电，由内部锂电池进行多路集中供电；交流工作方式下可连接市电接口(42)，用于对内部锂电池充电，同时由集成多路稳压电源(41)提供多路集中供电；集成多路稳压电源(41)的多路供电即为提供主控制器(38)、用户交互显示屏(40)、LIBS激光器(8)、测距激光器(9)、808nm拉曼激光器(18)、785nm拉曼激光器(19)及X射线管(25)的工作电压；

所述的主控制器(38)内有主控软件，用于对用户交互显示屏(40)、时序控制器(39)、测距激光器(9)、808nm拉曼激光器(18)、785nm拉曼激光器(19)、X射线管(25)及次镜驱动机构(37)进行控制；通过接口对四通道光谱仪(2)进行供电与接收及分析其输出光谱信号；接收并分析测距传感器(15)与频谱分析器(36)的输出数据；接收用户交互显示屏(40)传送过来的用户指令及返回用户所需要的数据及图表测试结果；

主光轴(4)、LIBS光轴(7)、测距光轴(10)、测距次光轴(16)、XRF发射光轴(27)及XRF接收光轴(29)均位于同一平面内；LIBS光轴(7)与测距光轴(10)两者平行，且垂直于主光轴(4)；测距次光轴(16)与测距光轴(10)垂直，即与主光轴(4)平行；XRF发射光轴(27)及XRF接收光轴(29)关于主光轴(4)对称分布；

所述的卡式望远镜的主镜(17)固定不动，次镜(23)可在次镜驱动机构(37)的带动下沿主光轴(4)移动，其移动范围为有限距离，当次镜(23)移动到与主镜(17)的距离最近时，卡式望远镜的焦距最长，此时LIBS激光器(8)发射出的激光经卡式望远镜聚焦会聚于远程测试点(30)；反之，当次镜(23)移动到与主镜(17)的距离最远时，卡式望远镜的焦距最短，此时LIBS激光器(8)发射出的激光经卡式望远镜聚焦会聚于近程测试点(28)；近程测试点(28)至远程测试点(30)为LIBS测试范围，在该范围内，由测距子系统辅助实现LIBS自聚焦功能；XRF及BLR均为近程测试，即其测试点为近程测试点(28)，也即LIBS、XRF、BLR近程测试均在同一目标点；近程测试点(28)位置安装有近程测试点限位挡板(49)，当货品测试对象贴合该挡板时，货品测试对象限位于近程测试点(28)的位置，满足LIBS、XRF、BLR近程测试的要求；

仪器整机(1)正对主光轴(4)的位置开有测试窗口(31)，可使LIBS、XRF及BLR的发射光束及回波信号自由进出仪器整机(1)。

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