CN109579992B - 多通道光纤光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光谱仪领域，尤其是公开了一种多通道光纤光谱仪，包括依次连接的多个光纤输入接口、多路融合光纤、光纤端面机械结构、分色机构及信号采集和输出结构，所述光纤端面机械结构包括壳体、设于壳体侧面供多路融合光纤出光一端插入的光纤输入狭缝，设于壳体内接触多路融合光纤的曲面透镜，该曲面透镜接触多路光纤的表面凸出形成弧形面，曲面透镜供光穿出的表面为平直面，弧形面连接平直面；所述壳体正对平直面处设有供光穿射至分色机构的出光口。本发明解决光谱成像平直度问题，消除了二次衍射现象，实现将多台光谱仪综合至一台光谱仪上，所需部件少，占用空间小；结构简单，制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及光谱仪领域，尤其是涉及一种多通道光纤光谱仪。
背景技术
光纤光谱仪采用CCD或COMS探测器，结合特定的光路设计和光学镜片，解决了原有机械扫描式光谱仪扫描时间长，机械磨损大，体积大，成本高的问题，因此近几年在颜色分选产线测试，环保水气检测，LED等光源实验室和产线测试等诸多应用领域获得了蓬勃的发展。
单台光谱仪无法解决宽波长测量范围及高分辨率的固有矛盾，因此出现了多通道光纤光谱仪，以获取宽波长测量范围并同时保证高光谱分辨率。现有多通道光谱仪，是通过多台光谱仪机械连接，单台负责不同波段，通过分叉光纤收取信号来实现宽波长和高分辨率。
例如，现有申请公布号 CN 107976254 A 《一种光纤光谱仪及多通道光纤光谱仪装置》，公布日：2018年5月1日。通过各个光纤光谱仪输出较窄波段，高分辨率，并且相邻两个光纤光谱仪存在一段光谱叠加区域，通过一分多光纤将各个光纤光谱仪并联起来，再通过数据处理拼接光谱，从而实现宽波段高分辨率单色光输出。该光谱仪是简单的将多台光纤光谱仪硬件，机械组合再通过多路光纤融合输入及输出光信号。此光谱仪装置结构复杂，所需部件多，成本极高，几台光谱仪之间误差不一致，数据传输慢，二次衍射效果处理不理想，因为要多台调试，让能量值在同一区间内，因此调试时间长，同型号不同批次产品件的一致性比较差。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种成本低，消除二次衍生的多通道光纤光谱仪。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多通道光纤光谱仪，包括依次连接的多个光纤输入接口、多路融合光纤、光纤端面机械结构、分色机构及信号采集和输出结构，所述光纤端面机械结构包括壳体、设于壳体侧面供多路融合光纤出光一端插入的光纤输入狭缝，设于壳体内接触多路融合光纤的曲面透镜，该曲面透镜接触多路光纤的表面凸出形成弧形面，曲面透镜供光穿出的表面为平直面，弧形面连接平直面；所述壳体正对平直面处设有供光穿射至分色机构的出光口。多个光纤接口可外接光源，进而实现将多台光谱仪综合至一台光谱仪上，能减少空间占用，结构简单，所需部件少，成本降低；且只需一个光纤端面机械结构，光纤端面机械结构能将不同光路反射光取得一致能量，并且解决光谱成像平直度问题，消除了二次衍射现象，数据传输速度快，处理效果好；而且多个光纤均插入狭缝内，方便线路的整理和固定。
进一步地，所述分色机构包括CCD探测器和光栅。
进一步地，所述光纤输入接口、多路融合光纤、光纤端面机械结构、分色机构及信号采集和输出结构均设于一外壳内，所述壳体可转动连接于外壳内。所述外壳可起到保护，整合一组，保护光纤，减少光纤变动带来测试数据误差，而且减少光纤弯折破坏，保证数据准确性。
综上所述，本发明解决光谱成像平直度问题，消除了二次衍射现象，实现将多台光谱仪综合至一台光谱仪上，所需部件少，占用空间小；结构简单，制造成本低。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明的立体图；
图3为本发明的光纤端面机械结构剖视图；
图4为本发明的光纤端面机械结构主视图；
其中，光纤输入接口1；多路融合光纤2；光纤端面机械结构3；壳体31；光纤输入狭缝32；曲面透镜33、弧形面331、平直面332；出光口34；分色机构4；信号采集和输出结构5；外壳6。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，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、完整的描述。
如图1-4所示，一种多通道光纤光谱仪，包括多个光纤输入接口1、多路融合光纤2、光纤端面机械结构3、分色机构4及信号采集和输出结构5。所述多个光纤输入接口1、多路融合光纤2、光纤端面机械结构3、分色机构4及信号采集和输出结构5依次连接。所述光纤输入接口1的数量可根据需要设计，所述光纤输入接口1与多路融合光纤2数量相等，且位置一一对应设置，即每一根多路融合光纤2进光一端连接一个光纤输入结构1。
本发明的主要改进之处在于：所述光纤端面机械结构3包括壳体31、光纤输入狭缝32及曲面透镜33，光纤输入狭缝32设于壳体31侧面，光纤输入狭缝32供多路融合光纤2出光一端插入。曲面透镜33设于壳体31内，且该曲面透镜33接触多路融合光纤2。该曲面透镜33接触多路光纤2的表面凸出形成弧形面331，曲面透镜33供光穿出的表面为平直面332，弧形面331连接平直面332。所述壳体31正对平直面332处设有出光口34，该出光口34供光穿射至分色机构4。所述分色机构4包括CCD探测器和光栅。
所述光纤输入接口1、多路融合光纤2、光纤端面机械结构3、分色机构4及信号采集和输出结构5均设于一外壳6内，所述壳体31可转动连接于外壳6内。
本发面的关键点就是在曲面透镜33的曲面设计，解决了输入多路光谱信号成像平直度问题，消除了二次衍射现象。从而真正达到多通道光路输入，降低硬件成本，实现宽波长范围，高分辨率要求；同时也实现了测试数据一致性调教方便，之间效率提高，从而也保证了出厂产品品质一致性问题。真正实现多光路通道光谱仪，降低硬件成本并提高生产效率，质检标准化同型号不同批次数据一致性高。
使用过程如下：将入射光装置对接到光纤输入接口1，入射光通过光纤输入接口1进入多路融合光纤2，通过多路融合光纤2进入光纤端面机械结构3，在光纤端面机械结构3进行曲面反射后，消除二次衍射，并且保证多路光路进入信号能量统一，再进入分色机构4开始分光分色，CCD传感器和光栅的配合，将光信号导入信号采集和输出结构5，进行光电型号转换，通过USB口传输数据至上位机。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种多通道光纤光谱仪，包括依次连接的多个光纤输入接口（1）、多路融合光纤（2）、光纤端面机械结构（3）、分色机构（4）及信号采集和输出结构（5），其特征在于：所述光纤端面机械结构（3）包括壳体（31）、设于壳体（31）侧面供多路融合光纤（2）出光一端插入的光纤输入狭缝（32），设于壳体（31）内接触多路融合光纤（2）的曲面透镜（33），该曲面透镜（33）接触多路光纤（2）的表面凸出形成弧形面（331），曲面透镜（33）供光穿出的表面为平直面（332），弧形面（331）连接平直面（332）；所述壳体（31）正对平直面（332）处设有供光穿射至分色机构（4）的出光口（34）。
2.根据权利要求1所述的多通道光纤光谱仪，其特征在于：所述分色机构（4）包括CCD探测器和光栅。
3.根据权利要求2所述的多通道光纤光谱仪，其特征在于：所述光纤输入接口（1）、多路融合光纤（2）、光纤端面机械结构（3）、分色机构（4）及信号采集和输出结构（5）均设于一外壳（6）内，所述壳体（31）可转动连接于外壳（6）内。
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