CN108088812A - 一种可见近红外透射光谱测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可见近红外透射光谱测量装置,包括具有开门的箱体和由上至下安装在所述箱体内的光源组件、载物台组件、准直透镜组件;本发明的源可独立控制、自由组合,可以实现大功率光源透射,满足不同厚度的样品的透射测量需求;本发明光源照射角度可自动调节、光源到样品的距离可自动调节、信号探头到样品的距离可自动调节,可以满足类球形样品、弧形样品、平面样品等不同表面形状样品的透射测量需求;本发明具有独特的组合式载物台机构,通过更换样品载物台附件,可以满足不同形状尺寸的样品的测量需求;本发明具有光通量调节机构,在时间一定的情况下,通过调节光通量以及信号探头到样品的距离,可以调节透过率。
Description
技术领域
本发明涉及近红外光谱无损检测技术领域,具体涉及一种可见近红外透射光谱测量装置。
背景技术
可见-近红外光谱分析技术是一种现代分析技术,具有快速、无损、无污染等优点。随着人们对近红外光谱无损检测技术的深入研究,近红外透射测量技术因其能获取样品内部的光谱信息而获得广泛关注。近年来,在农产品品质检测、药品成分分析、材料成分分析等领域均取得了良好的应用效果。
目前绝大多数近红外光谱测量系统由于光源功率较小,穿透能力较弱,较多应用于粉末、整体样品的漫反射分析及溶液的透射分析,无法满足大部分整体样品,如水果、药材、有机材料等的透射测量分析需求。部分近红外光谱测量系统是针对专门的样品透射测量而设计,不具备灵活性与普适性。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种可见近红外透射光谱测量装置,以解决现有的灵活性与普适性较差的问题。
为实现上述目的,本发明提出的技术方案如下:一种可见近红外透射光谱测量装置,包括具有开门的箱体和由上至下安装在所述箱体内的光源组件、载物台组件、准直透镜组件;所述箱体顶部安装有可竖直运动的第一运动机构,所述第一运动机构连接有可水平运动的第二运动机构,所述第二运动机构连接有调节所述光源组件照射角度的第三运动机构;所述光源组件连接有电源开关组,所述光源组件包括多个灯体,所述电源开关组包括多个电源开关,多个所述灯体和多个所述电源开关一一对应连接;所述载物台组件包括由上至下依次设置的测量附件、光圈、环形支架和隔离板,所述测量附件和所述光圈安装在所述环形支架上,所述测量附件和所述环形支架可拆卸配合,所述光圈的透光孔尺寸可调,所述环形支架和所述隔离板均开设有与所述透光孔同心的通孔;所述准直透镜组件包括设置在所述通孔正下方的准直透镜和带动所述准直透镜竖直运动的第四运动机构,所述准直透镜通过光纤连接有光纤光谱仪。
根据本发明提供的可见近红外透射光谱测量装置,具有以下有益效果:1、光源可独立控制、自由组合,可以实现大功率光源透射,满足不同厚度的样品的透射测量需求;2、光源照射角度可自动调节、光源到样品的距离可自动调节、信号探头到样品的距离可自动调节,可以满足类球形样品、弧形样品、平面样品等不同表面形状样品的透射测量需求;3、具有独特的组合式载物台机构,通过更换样品载物台附件,可以满足不同形状尺寸的样品的测量需求;4、具有光通量调节机构,在时间一定的情况下,通过调节光通量以及信号探头到样品的距离,可以调节透过率。
另外,根据本发明上述实施例的可见近红外透射光谱测量装置,还可以具有如下附加的技术特征:
根据本发明的一个示例,所述第一运动机构包括第一步进电机、齿轮组、丝杆、丝杆螺母、圆盘以及导向轴,所述第一步进电机、齿轮组、丝杆依次传动连接,所述丝杆螺母与所述丝杆螺纹连接并安装在所述圆盘上,所述圆盘水平设置,所述导向轴垂直分布,所述导向轴一端安装在所述箱体上,另一端贯穿所述圆盘。
根据本发明的一个示例,所述第二运动机构包括第二步进电机、第一直线滑台和第一滑块,所述第一直线滑台与所述第一运动机构的运动部分相连接,所述滑块安装在所述第一直线滑台上,所述第二步进电机安装在所述第一直线滑台上并与所述滑块相连接。
根据本发明的一个示例,所述第三运动机构包括固定支架、第三步进电机、联轴器和连接架,所述固定支架与所述第二运动机构的运动部分相连接,所述第三步进电机安装在所述固定支架上并与所述联轴器相连接,所述连接架一端与所述联轴器相连接,另一端上安装有所述灯体。
根据本发明的一个示例,所述灯体和所述连接架之间设有散热器。
根据本发明的一个示例,所述第四运动机构包括第四步进电机、垂直设置的直线滑台、滑块以及连接杆,所述第四步进电机与所述滑块相连接,所述滑块安装在所述直线滑台上,所述连接杆水平设置,所述连接杆的一端与所述滑块相连接,另一端上安装有所述准直透镜。
根据本发明的一个示例,所述箱体相对两侧分别设有进风口和出风口,所述进风口上安装有进风风扇,所述出风口上安装有出风风扇。
根据本发明的一个示例,还包括控制器,所述控制器分别与所述第一运动机构、第二运动机构、第三运动机构、第四运动机构、光纤光谱仪电连接。
以上附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例的可见近红外透射光谱测量装置的侧视图(一);
图2为本发明实施例的可见近红外透射光谱测量装置的侧视图(二);
图3为本发明实施例的可见近红外透射光谱测量装置的结构示意图(一);
图4为本发明实施例的可见近红外透射光谱测量装置的结构示意图(二);
图5为本发明实施例的可见近红外透射光谱测量装置的载物台组件爆炸图;
图6为本发明实施例的可见近红外透射光谱测量装置的光源组件爆炸图;
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、箱体;2、光源开关组;3、进风风扇;4、电源前端接线柱;5、电源散热风扇;6、电源开关;7、右侧门;8、导向轴;9、丝杆螺母;10、丝杆;11、上下限位环;12、齿轮组;13、压片;14、左右限位环;15、第一步进电机;16、盖板;17、光源组件;18、圆盘;19、载物台组件;20、圆环;21、准直透镜;22、法兰座;23、连接杆;24、光纤光谱仪;25、电源模块;26、电源后端接线柱;27、第二直线滑台;28、第四步进电机;29、第二滑块;30、控制器;31、角铁;32、插槽;33、出风风扇;34、左侧门;35、触摸屏;36、测量附件;37、光圈;38、环形支架;39、隔离板;40、第二步进电机;41、第一滑块;42、第一直线滑台;43、固定支架;44、联轴器;45、第三步进电机;46、T型连杆;47、L型灯座;48、散热器;49、卤素灯。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
结合附图1-6所示,本实施例提供了一种可见近红外透射光谱测量装置,包括具有左侧门34和右侧门7的箱体1,箱体1的侧壁上安装有光源开关组2、进风风扇3、电源前端接线柱4、电源散热风扇5、电源开关6、出风风扇33、触摸屏35等结构,箱体内由上至下依次安装有光源组件17、载物台组件19、准直透镜组件。
本实施例的光源组件17的数量为四个,光源组件17包括灯体(具体为卤素灯49),其中每个灯体均通过光源开关组2相应的一个光源开关控制,达到调节光源功率的目的。光源组件中的卤素灯49可自由更换为相同额定电压,不同功率的灯泡。在满足电源模块额定输出功率的条件下,可以实现大功率光源透射。
本实施例在箱体1顶部安装有可竖直运动的第一运动机构,第一运动机构连接有可水平运动的第二运动机构,第二运动机构连接有调节光源组件的照射角度的第三运动机构,即上述的光源组件17安装在第三运动机构上,具体的,本实施例的第一运动机构包括第一步进电机15、齿轮组12、丝杆10、丝杆螺母9、圆盘18以及导向轴8,所述第一步进电机15、齿轮组12、丝杆10依次传动连接,所述丝杆螺母9与所述丝杆10螺纹连接并安装在所述圆盘18上,所述圆盘18水平设置,所述导向轴8垂直分布,所述导向轴8一端安装在所述箱体1上,另一端贯穿所述圆盘18,并且上述的第一步进电机15、齿轮组12位于箱体1和箱体1上方的压片13之间,丝杆10的一部分也位于箱体1和压片13之间,并且箱体1的顶部安装有限位丝杆的限位环14,可以通过第一步进电机15带动丝杆10转动,使得圆盘18随着丝杆螺母9上下移动,实现卤素灯49自动调节上下位置。
具体的,本实施例的第二运动机构包括第二步进电机40、第一滑块41、和第一直线滑台42,第一直线滑台42安装在上述的圆盘18的底面上,第二步进电机40安装在第一直线滑台42的侧面,滑块安装在第一直线滑台42的滑轨上并且通过第二步进电机40可以带动第一滑块41运动。
具体的,本实施例的第二运动机构包括固定支架43、联轴器44、第三步进电机45、T型连杆46、L型灯座47,所述卤素灯49穿过散热器48设置在L型灯座47内,散热器48与卤素灯49外壁良好接触以达到散热的目的,配合进风风扇3与出风风扇33形成的空气流动,可以将绝大部分热量及时带出箱体。所述L型灯座47通过T型连杆46及联轴器44与第三步进电机45连接,通过第三步进电机45带动卤素灯49转动角度,实现卤素灯49照射样品的角度自动调节。所述第三步进电机45通过固定支架43设置在上述的第一滑块41上,通过第一滑块41的移动实现卤素灯41自动调节左右位置。
具体的,本实施例的载物台组件19包括测量附件36、光圈37、环形支架38和隔离板39。隔离板39设置在插槽32内将箱体1分隔为上下两部分,这样可以完全隔离上部分的光,达到抗干扰的目的,环形支架38安装在隔离板39上表面,且所述隔离板39设有与环形支架同心的通孔,以便于穿透样品的光通过通孔进入到下方的准直透镜21,所述测量附件36和光圈37设置在38环形支架内,并且该测量附件36与环形支架38可拆卸配合,使得环形支架38可以安装多种外形尺寸相同而通孔孔径不同的测量附件,所述测量附件36可自由更换以满足不同形状尺寸样品的测量需求,另外本实施例的光圈结构类似于相机光圈部件,包括多个相互重叠并组成一个圆环的扇形叶片,扇形叶片与手柄相连接,光圈37可通过手柄调节中心孔的大小,实现光通量的调节,达到调节透过率的目的。
具体的,本实施例的准直透镜组件包括设置在所述通孔正下方的准直透镜21和带动所述准直透镜21竖直运动的第四运动机构,准直透镜21通过光纤连接有光纤光谱仪24。所述第四运动机构包括第四步进电机28、垂直设置的第二直线滑台27、第二滑块29以及连接杆23,所述第四步进电机28与所述第二滑块29相连接,所述第二滑块29安装在所述第二直线滑台27上,所述连接杆23水平设置,所述连接杆23的一端与所述第二滑块29相连接,另一端上安装有所述准直透镜21,更具体的,所述第二直线滑台27的两端通过角铁31设置在隔离板39与箱体上1,达到固定的目的,所述圆环20具有内螺纹结构,所述准直透镜21上端具有外螺纹结构,所述准直透镜21上端与圆环20螺纹连接,达到保护透镜的目的。所述准直透镜21下端具有内螺纹结构,所述准直透镜21下端固定在法兰座22内,所述法兰座22固定在连接杆23上,所述连接杆23设置在第二滑块29上,通过29滑块带动21准直透镜上下移动。所述21准直透镜下端通过光纤与24光纤光谱仪连接,通过这样的设置可以实现信号探头与样品的检测距离可自动调节。
当然,本实施例的上述的第一运动机构、第二运动机构、第三运动机构和第四运动机构的结构不限于上述描述的结构,还可以是其他可替换结构,例如电动杆件、气动杆件等,这里不过多赘述。
另外,本实施例还具有控制器30,所述控制器30与进风风扇3、第一步进电机15、光纤光谱仪24、第四步进电机28、出风风扇33、触摸屏35、第二步进电机40、第三步进电机45电连接,实现对所述进风风扇、步进电机、光纤光谱仪、出风风扇、触摸屏的控制,实现测量的智能化和自动化。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种可见近红外透射光谱测量装置,其特征在于,包括具有开门的箱体和由上至下安装在所述箱体内的光源组件、载物台组件、准直透镜组件;所述箱体顶部安装有可竖直运动的第一运动机构,所述第一运动机构连接有可水平运动的第二运动机构,所述第二运动机构连接有调节所述光源组件照射角度的第三运动机构;所述光源组件连接有电源开关组,所述光源组件包括多个灯体,所述电源开关组包括多个电源开关,多个所述灯体和多个所述电源开关一一对应连接;所述载物台组件包括由上至下依次设置的测量附件、光圈、环形支架和隔离板,所述测量附件和所述光圈安装在所述环形支架内,所述测量附件和所述环形支架可拆卸配合,所述光圈的透光孔尺寸可调,所述环形支架和所述隔离板均开设有位于透光孔下方的通孔;所述准直透镜组件包括设置在所述通孔正下方的准直透镜和带动所述准直透镜竖直运动的第四运动机构,所述准直透镜通过光纤连接有光纤光谱仪。
2.根据权利要求1所述的可见近红外透射光谱测量装置,其特征在于,所述第一运动机构包括第一步进电机、齿轮组、丝杆、丝杆螺母、圆盘以及导向轴,所述第一步进电机、齿轮组、丝杆依次传动连接,所述丝杆螺母与所述丝杆螺纹连接并安装在所述圆盘上,所述圆盘水平设置,所述导向轴垂直设置,其一端安装在所述箱体上,另一端贯穿所述圆盘。
3.根据权利要求1所述的可见近红外透射光谱测量装置,其特征在于,所述第二运动机构包括第二步进电机、水平设置的第一直线滑台、第一滑块,所述第一直线滑台与所述第一运动机构的运动部分相连接,所述滑块安装在所述第一直线滑台上,所述第二步进电机安装在所述第一直线滑台上并与所述滑块相连接。
4.根据权利要求1所述的可见近红外透射光谱测量装置,其特征在于,所述第三运动机构包括固定支架、第三步进电机、联轴器和连接架,所述固定支架与所述第二运动机构的运动部分相连接,所述第三步进电机安装在所述固定支架上并与所述联轴器相连接,所述连接架一端与所述联轴器相连接,另一端上安装有所述灯体。
5.根据权利要求4所述的可见近红外透射光谱测量装置,其特征在于,所述灯体和所述连接架之间设有散热器。
6.根据权利要求1所述的可见近红外透射光谱测量装置,其特征在于,所述第四运动机构包括第四步进电机、垂直设置的第二直线滑台、第二滑块以及连接杆,所述第四步进电机与所述滑块相连接,所述滑块安装在所述直线滑台上,所述连接杆水平设置,所述连接杆的一端与所述滑块相连接,另一端上安装有所述准直透镜。
7.根据权利要求1所述的可见近红外透射光谱测量装置,其特征在于,所述箱体相对两侧分别设有进风口和出风口,所述进风口上安装有进风风扇,所述出风口上安装有出风风扇。
8.根据权利要求1所述的可见近红外透射光谱测量装置,其特征在于,还包括控制器,所述控制器分别与所述第一运动机构、第二运动机构、第三运动机构、第四运动机构、光纤光谱仪电连接。
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