CN108387531B - 光谱检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光谱检测装置及方法。其中，该光谱检测装置包括：光源，用于发出信号光，所述信号光能够照射到被检物上；棱镜，用于接收从所述被检物射出的待测光，并对所述待测光进行折射；控制系统，用于控制所述棱镜旋转，以将所述棱镜折射出的光线照射到指定的位置；多个检测器，分别布置于所述棱镜的周围，各所述检测器用于接收从所述棱镜折射出的光线，并按照自身的光谱检测范围对接收到的光线进行光谱检测。本发明的光谱检测装置能够根据具体需求灵活布置多种光谱范围不同的光电传感器，并通过旋转棱镜的角度，向不同的光电传感器照射光线，从而能够检测多种不同光谱范围的样品，检测更加准确、灵活。

Description

光谱检测装置及方法

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光谱检测装置及方法。

背景技术

光谱分析是根据物质的光谱来鉴别物质、确定其化学组成、相对含量等的分析方法。目前能够进行光谱分析的设备有很多，例如：分光光度计、光纤光谱仪等。其中，分光光度计包括光源、棱镜和光电倍增管等组件，光源发出的光线经待测样品吸收后反射到棱镜，再由棱镜折射到光电倍增管进行光电信号的转换，从而实现一定光谱范围的光谱分析。光纤光谱仪包括光源、棱镜和线阵传感器等组件，光源发出的光线经被测样品吸收后反射到棱镜，再由棱镜将光线折射到线阵传感器进行光电信号的转换，其中，线阵传感器可以对光线进行全光谱分析。

但是，针对不同的样品和待测项目需要采用的光谱范围可能不同，例如：检测血糖含量与检测皮下脂肪含量所需的光谱范围不同，采用分光光度计不一定能够实现所需要的检测，采用可全光谱分析的光纤光谱仪成本又太高。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提供一种能够灵活检测不同光谱范围的光谱检测装置。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种光谱检测装置，包括：

光源，用于发出信号光，所述信号光能够照射到被检物上；

棱镜，用于接收从所述被检物射出的待测光，并对所述待测光进行折射；

控制系统，用于控制所述棱镜旋转，以将所述棱镜折射出的光线照射到指定的位置；

多个检测器，分别布置于所述棱镜的周围，各所述检测器用于接收从所述棱镜折射出的光线，并按照自身的光谱检测范围对接收到的光线进行光谱检测。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述控制系统包括：

旋转组件，与所述棱镜连接，用于控制所述棱镜的旋转角度，以将所述棱镜折射出的光线照射到各所述检测器。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述光源包括信号光源和校准光源；

所述信号光源，用于发出所述信号光；

所述校准光源，用于发出特定光谱的校准光。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述控制系统包括：

校准组件，与所述旋转组件连接，用于通过所述旋转组件控制所述棱镜的旋转角度，以将所述校准光照射到具有所述特定光谱的检测器上。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述检测器为光电传感器，其中，至少两个所述光电传感器的光谱检测范围不同。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述光电传感器用于检测血糖、血氧以及皮下脂肪对应的光谱检测范围的任意一种。

为了解决上述技术问题，根据本发明的另一实施例，提供了一种光谱检测方法，包括：

光源将发出的信号光照射到被检物上；

所述信号光在所述被检物中被部分吸收后从所述被检物射出待测光；

所述待测光照射到棱镜并经由所述棱镜进行折射；

控制所述棱镜的旋转角度，以将所述棱镜折射出的光线照射到指定的位置；

布置于所述棱镜的周围的多个检测器分别接收从所述棱镜折射出的光线，并按照自身的光谱检测范围对接收到的光线进行光谱检测。

对于上述方法，在一种可能的实现方式中，所述光源包括信号光源和校准光源，所述信号光源发出所述信号光，所述校准光源发出特定光谱的校准光，所述方法还包括：

在将所述校准光照射到具有所述特定光谱的检测器上的情况下，表示所述棱镜的旋转角度位于指定的位置。

有益效果

本发明的光谱检测装置能够根据具体需求灵活布置多种光谱范围不同的光电传感器，并通过旋转棱镜的角度，向不同的光电传感器照射光线，从而能够检测多种不同光谱范围的样品，检测更加准确、灵活。另外，与传统的线阵传感器相比，本发明的光谱检测装置易于缩小设备体积、降低成本，还具有体积小、成本低等优点。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出根据本发明一实施例的光谱检测装置的结构示意图。

图2示出根据本发明一实施例的光谱检测装置中棱镜角度改变的示意图。

图3示出根据本发明一实施例的光谱检测装置中校准光源的示意图。

图4示出根据本发明一实施例的光谱检测装置的结构框图。

图5示出根据本发明一实施例的光谱检测方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

图1示出根据本发明一实施例的光谱检测装置的结构示意图。如图1所示，该光谱检测装置主要包括：光源11、棱镜13、控制系统(图中未示出)和布置在棱镜13周围的多个检测器17。其中检测器17优选为光电传感器，控制系统包括能够控制棱镜13旋转角度的旋转组件。

具体而言，光源11，用于发出信号光，所述信号光能够照射到被检物19上；棱镜13，用于接收从所述被检物19射出的待测光，并对所述待测光进行折射；控制系统，用于控制所述棱镜13旋转，以将所述棱镜13折射出的光线照射到指定的位置；多个检测器17，分别布置于所述棱镜13的周围，各所述检测器17用于接收从所述棱镜13折射出的光线，并按照自身的光谱检测范围对接收到的光线进行光谱检测。

在一种可能的实现方式中，多个光电传感器可以具有不同的光谱特点(对光谱的敏感度不同)，从而相互补充，其中，至少两个光电传感器能够感测不同的光谱范围的光线。例如，传感器A用于检测血糖的光谱范围、传感器B用于检测血氧的光谱范围、传感器C用于检测皮下脂肪的光谱范围，可以根据所需简单的样品的特点灵活选择各个传感器。本发明优选为应用于光谱范围为从700nm到1700nm的近红外光谱检测的场景中。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，控制系统15可以包括旋转组件151，用于控制棱镜13的旋转角度。如图2所示，棱镜13的旋转角度改变，可以将光线折射到不同的检测器17例如光电传感器，通过旋转组件151调整棱镜13的旋转角度，可以向每个光电传感器均发出全光谱的光线。每个光电传感器由于自身能够检测的光谱范围不同，可以接收到不同的光谱范围的光线，从而对样品在某一方面的特性进行分析。

在一种可能的实现方式中，如图3和图4所示，光源11包括信号光源31和校准光源33；所述信号光源31，用于发出所述信号光；所述校准光源33，用于发出特定光谱的校准光。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，控制系统15还可以包括校准组件153，与所述旋转组件151连接，用于通过所述旋转组件151控制所述棱镜13的旋转角度，以将所述校准光照射到具有所述特定光谱的检测器17上。

其中，校准光可以为某一种已知光谱的单色光，发出校准光的作用是校准棱镜13的旋转角度。举例而言，假设校准光为红光，在进行光谱检测之前，校准光源33可以先发出校准光，然后校准组件153判断某一设定位置的检测器17是否能够接收到该校准光。如果能够收到，校准组件153可以判定棱镜13当前的旋转角度位于所需的指定位置。然后，该指定位置的检测器17可以对接收到的光线进行光谱分析，并将分析结果发送到检测系统35(例如外接的检测系统)，从而得到被检物19的光谱吸收特性等分析结果。此外，如果校准光不能照射到设定位置的检测器17，则校准组件153可以发出告警，或向旋转组件151发出控制命令，以对棱镜13的旋转角度进行调整，直到校准光能够照射到设定位置的检测器17为止。

本发明的光谱检测装置能够根据具体需求灵活布置多种光谱范围不同的光电传感器，并通过旋转棱镜的角度，向不同的光电传感器照射光线，从而能够检测多种不同光谱范围的样品，检测更加准确、灵活。另外，与传统的线阵传感器相比，本发明的光谱检测装置易于缩小设备体积、降低成本，还具有体积小、成本低等优点。

实施例2

图5示出根据本发明一实施例的光谱检测方法的流程图。如图5所示，该光谱检测方法主要可以包括以下步骤：

步骤501、光源将发出的信号光照射到被检物上；

步骤502、所述信号光在所述被检物中被部分吸收后从所述被检物射出待测光；

步骤503、所述待测光照射到棱镜并经由所述棱镜进行折射；

步骤504、控制所述棱镜的旋转角度，以将所述棱镜折射出的光线照射到指定的位置；

步骤505、布置于所述棱镜的周围的多个检测器分别接收从所述棱镜折射出的光线，并按照自身的光谱检测范围对接收到的光线进行光谱检测。

在一种可能的实现方式中，所述光源包括信号光源和校准光源，所述信号光源发出所述信号光，所述校准光源发出特定光谱的校准光，该光谱检测方法还可以包括：在将所述校准光照射到具有所述特定光谱的检测器上的情况下，表示所述棱镜的旋转角度位于指定的位置。

本发明的光谱检测方法，可以采用上述实施例中的光谱检测装置对被检物进行光谱检测与分析，具体原理可以参见图1至图4及其相关描述。由于能够根据具体需求灵活布置多种光谱范围不同的光电传感器，并通过旋转棱镜的角度，向不同的光电传感器照射光线，从而能够检测多种不同光谱范围的样品，检测更加准确、灵活。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种光谱检测装置，其特征在于，包括：

一光源，用于发出信号光，所述信号光能够照射到被检物上，所述信号光在所述被检物中被部分吸收后从所述被检物射出待测光；

棱镜，用于接收从所述被检物射出的待测光，并对所述待测光进行折射；

控制系统，用于控制所述棱镜旋转，以将所述棱镜折射出的光线照射到指定的位置；

多个检测器，分别布置于所述棱镜的周围，各所述检测器用于接收从所述棱镜折射出的光线，并按照自身的光谱检测范围对接收到的光线进行光谱检测，以检测所述被检物的不同特性的光谱范围；

其中，所述检测器为光电传感器，其中，至少两个所述光电传感器的光谱检测范围不同，所述多个检测器中包括具有特定光谱的检测器；

所述光源包括一信号光源和一校准光源；

所述信号光源，用于发出所述信号光；

所述校准光源，用于发出特定光谱的校准光，

所述控制系统还包括：校准组件，所述校准组件在所述具有特定光谱的检测器未接收到所述校准光的情况下，发出告警或向旋转组件发出控制命令，以根据所述校准光对所述棱镜的旋转角度进行调整。

2.根据权利要求1所述的光谱检测装置，其特征在于，所述控制系统包括：

所述旋转组件，与所述棱镜连接，用于控制所述棱镜的旋转角度，以将所述棱镜折射出的光线照射到各所述检测器。

3.根据权利要求2所述的光谱检测装置，其特征在于，

所述校准组件，与所述旋转组件连接，用于通过所述旋转组件控制所述棱镜的旋转角度，以将所述校准光照射到具有所述特定光谱的检测器上。

4.一种光谱检测方法，其特征在于，包括：

一光源将发出的信号光照射到被检物上；

所述信号光在所述被检物中被部分吸收后从所述被检物射出待测光；

所述待测光照射到棱镜并经由所述棱镜进行折射；

控制所述棱镜的旋转角度，以将所述棱镜折射出的光线照射到指定的位置；

布置于所述棱镜的周围的多个检测器分别接收从所述棱镜折射出的光线，并按照自身的光谱检测范围对接收到的光线进行光谱检测，以检测所述被检物的不同特性的光谱范围；

其中，所述检测器为光电传感器，其中，至少两个所述光电传感器的光谱检测范围不同，所述多个检测器中包括具有特定光谱的检测器；

所述光源包括一信号光源和一校准光源；

所述信号光源，用于发出所述信号光；

所述校准光源，用于发出特定光谱的校准光，

所述方法还包括：在所述具有特定光谱的检测器未接收到所述校准光的情况下，发出告警或发出控制命令，以根据所述校准光对所述棱镜的旋转角度进行调整。

5.根据权利要求4所述的光谱检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

在将所述校准光照射到具有所述特定光谱的检测器上的情况下，表示所述棱镜的旋转角度位于指定的位置。

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