CN108572158A - 一种家用超微型近红外光谱测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种家用超微型近红外光谱测试仪，包括：光源系统、分光系统、检测器、控制电路系统、单片机；家用超微型近红外光谱测试仪为便携式仪器，通过元件微型化、优化算法和建立数据库的方式，将光谱分析设备应用到日常生活的检测中；光源系统发出的光为近红外区域连续波长的复色光，经过分光系统后被分光为单色光，所述单色光照射到所述检测器上被转化为电信号，经过电路转化为数字信号，得到由波长和吸光度组成的数字化光谱。本发明的精度高、准确度好，使用起来更加可靠，且本发明仪器的结构稳定，体积小，重量轻，易于携带，尤其适用于家用。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备，更具体的说是涉及一种家用超微型近红外光谱测试仪。
背景技术
近红外食品品质检测装置是根据肉类、食用油等食品中各种有代表性的有机成份在近红外光谱区域的光学吸收特性、各成份的最强吸收波长的不同，以及吸收强度与粮食有机含量间的正比关系，通过对样品已知化学成份含量与其近红外光谱测定结果回归分析，建立起定标方程，即可对同一种相似类型的未知样品成份含量进行估测。由于近红外光吸收弱，对于大多数类型的样品，不需要进行任何处理，便可直接测量。相比中红外和紫外光成本低，测量速度快、不需要制备样品，即可直接测定样品的主要成分。
早期的近红外光谱检测应用于农副产品，大多是通过漫反射技术实现的。漫反射法由于需要有足够的信号强度，并需要有效地收集散射光，因此具有光路结构复杂的缺点。这种缺点也就限制了该食品检测装置多为台式设备，且主要应用在机关、企事业单位、学校等集体部门。
随着科技的迅猛发展，人们对生活质量的不断追求，尤其是当今食品安全令人不安的现状，使得对食品品质检测的需求从集体部门转移到了家庭。然而传统设备体积庞大、价格昂贵，使得很多家庭对食品检测设备望而却步。
因此，如何研制出一种家用超微型近红外光谱测试仪是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种家用超微型近红外光谱测试仪。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种家用超微型近红外光谱测试仪，包括：光源系统、分光系统、检测器、控制电路系统、单片机；
所述家用超微型近红外光谱测试仪为便携式仪器，通过元件微型化、优化算法和建立数据库的方式，将光谱分析设备应用到日常生活的检测中；
所述光源系统发出的光为近红外区域连续波长的复色光，经过分光系统后被分光为单色光，所述单色光照射到所述检测器上被转化为电信号，经过电路转化为数字信号，得到由波长和吸光度组成的数字化光谱。
优选的，所述光源系统为宽光谱光源，且所述光源系统包括发光器、驱动器，所述发光器为卤素灯泡。
优选的，所述卤素灯泡的波长范围为400nm-2600nm。
优选的，所述分光系统包括数字光处理单元即DLP，用于将光源发出的复色光分成不同波长的单色光。
优选的，所述DLP包括衍射光栅、DMD数字微镜单元、DLP控制器；所述光栅用于将复色光分成不同位置的单色光，所述DMD数字微镜单元的每个阵列中的微镜都可以旋转两个不同的角度，用于反射不同位置的单色光到检测器；所述DLP控制器控制DMD数字微镜单元中的阵列的位置分布信号。
需要说明的是：通过DLP控制器驱动信号改变阵列的位置控制单色光的波长，微镜阵列分布一DLP分光的单色光波长有着一一对于德关系，由于不同单色光波长的变化很小，所以保证单个微镜尺寸足够低，能使DLP正常分光。
优选的，所述检测器包括光电探测器，所述光电探测器将含有样品信息的光信号转化成为电信号。
优选的，所述控制电路系统包括信号采集电路、转换电路、滤波电路；
所述电信号经过信号采集电路，所述信号采集处理电路将电信号传递至所述转换电路，所述转换电路将所述电信号转换为数字信号，并经过所述滤波电路进行滤波。
优选的，所述单片机用于通过预设算法得出样品的光谱信息。
优选的，所述家用超微型近红外光谱测试仪还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与所述移动终端相连。
优选的，该家用超微型近红外光谱仪的检测波长范围为900nm-1700nm。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种家用超微型近红外光谱测试仪，采用DLP作为分光器，通过驱动信号的变化实现光谱扫描，本发明的精度高、准确度好，使用起来更加可靠，且可以长时间稳定工作，由于本发明通过单片机来控制该装置的驱动信号的变化，从而控制分光波长的变化，扫描速度快，可以实现一定波长范围内的快速全谱扫描；本发明仪器的结构稳定，体积小，重量轻，易于携带，尤其适用于家用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种家用超微型近红外光谱测试仪，包括：光源系统、分光系统、检测器、控制电路系统、单片机；
家用超微型近红外光谱测试仪为便携式仪器，通过元件微型化、优化算法和建立数据库的方式，将光谱分析设备应用到日常生活的检测中；
光源系统发出的光为近红外区域连续波长的复色光，经过分光系统后被分光为单色光，单色光照射到检测器上被转化为电信号，经过电路转化为数字信号，得到由波长和吸光度组成的数字化光谱。
光源系统为宽光谱光源，且光源系统包括发光器、驱动器，发光器为卤素灯泡。
卤素灯泡的波长范围为400nm-2600nm。
分光系统包括数字光处理单元即DLP，用于将光源发出的复色光分成不同波长的单色光。
DLP包括衍射光栅、DMD数字微镜单元、DLP控制器；所述光栅用于将复色光分成不同位置的单色光，所述DMD数字微镜单元的每个阵列中的微镜都可以旋转两个不同的角度，用于反射不同位置的单色光到检测器；所述DLP控制器控制DMD数字微镜单元中的阵列的位置分布信号。
通过DLP控制器驱动信号改变阵列的位置控制单色光的波长，微镜阵列分布一DLP分光的单色光波长有着一一对于德关系，由于不同单色光波长的变化很小，所以保证单个微镜尺寸足够低，能使DLP正常分光。
检测器包括光电探测器，光电探测器将含有样品信息的光信号转化成为电信号。
控制电路系统包括信号采集电路、转换电路、滤波电路；
电信号经过信号采集电路，信号采集处理电路将电信号传递至转换电路，转换电路将电信号转换为数字信号，并经过滤波电路进行滤波。
单片机用于通过预设算法得出样品的光谱信息。
家用超微型近红外光谱测试仪还包括蓝牙模块，蓝牙模块用于与移动终端相连。
该家用超微型近红外光谱仪的检测波长范围为900nm-1700nm。
本发明的工作原理为：光源发出宽光谱的光进入DLP，根据待检测样品的不同控制驱动信号扫描范围，使DLP分出一定光谱范围的单色光，单色光通过样品后经过探测器，从而得到该光谱范围内样品的透射或者反射信息，单片机利用一定的算法获得样品的光谱信息，从而得到检测结果，本发明还可以通过蓝牙模块与移动设备相连，通过移动设备对其进行控制。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，包括：光源系统、分光系统、检测器、控制电路系统、单片机；
所述家用超微型近红外光谱测试仪为便携式仪器，通过元件微型化、优化算法和建立数据库的方式，将光谱分析设备应用到日常生活的检测中；
所述光源系统发出的光为近红外区域连续波长的复色光，经过分光系统后被分光为单色光，所述单色光照射到所述检测器上被转化为电信号，经过电路转化为数字信号，得到由波长和吸光度组成的数字化光谱。
2.根据权利要求1所述的一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，所述光源系统为宽光谱光源，且所述光源系统包括发光器、驱动器，所述发光器为卤素灯泡。
3.根据权利要求2所述的一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，所述卤素灯泡的波长范围为400nm-2600nm。
4.根据权利要求1所述的一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，所述分光系统包括数字光处理单元即DLP，用于将光源发出的复色光分成不同波长的单色光。
5.根据权利要求3所述的一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，所述DLP包括衍射光栅、DMD数字微镜单元、DLP控制器；所述光栅用于将复色光分成不同位置的单色光，所述DMD数字微镜单元的每个阵列中的微镜都可以旋转两个不同的角度，用于反射不同位置的单色光到检测器；所述DLP控制器控制DMD数字微镜单元中的阵列的位置分布信号。
6.根据权利要求1所述的一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，所述检测器包括光电探测器，所述光电探测器将含有样品信息的光信号转化成为电信号。
7.根据权利要求6所述的一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，所述控制电路系统包括信号采集电路、转换电路、滤波电路；
所述电信号经过信号采集电路，所述信号采集处理电路将电信号传递至所述转换电路，所述转换电路将所述电信号转换为数字信号，并经过所述滤波电路进行滤波。
8.根据权利要求1所述的一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，所述单片机用于通过预设算法得出样品的光谱信息。
9.根据权利要求1所述的一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，所述家用超微型近红外光谱测试仪还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与所述移动终端相连。
10.根据权利要求1-9中任意一项权利要求所述的一种家用超微型近红外光谱测试仪，其特征在于，所述家用超微型近红外光谱仪的检测波长范围为900nm-1700nm。
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