CN112903101A - 一种光纤光谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学测试技术领域，具体而言，涉及一种光纤光谱仪，包括：第二壳体；光纤，所述光纤包括一个输入端和多个输出端，所述输入端与待分析的光源连接，每个所述输出端分别与一个子光谱仪的狭缝组件连接；以及子光谱仪，所述子光谱仪设置在所述第二壳体内，所述子光谱仪包括多个，每个所述子光谱仪用于将所述光纤中处于预设光谱范围内的复杂光分解转化为光谱线图，通过在所述光纤光谱仪内设置多个分别用于检测不同波段光束的微型光谱仪，将光纤中的复杂光进行局部波段的逐一拆分，并对每个拆分出的局部波段的光束单独使用一个所述微型光谱仪进行检测，使所述光纤光谱仪能够适应更宽波段即更宽光谱的同时分辨率也能够得到有效的保证。

Description

一种光纤光谱仪

技术领域

本发明涉及光学测试技术领域，具体而言，涉及一种光纤光谱仪。

背景技术

光谱仪是一种将复色光分解成一系列单色光的科学仪器。光谱仪可以通过检测材料在一定波长范围内的特征谱线来分析材料的组成成分。因此广泛的应用于食品药品检验，环境监测，化学分析等领域，其工作原理是复合光由狭缝入射至准直镜，经准直镜转换成平行光入射至光栅，由光栅将复合光分解为单色光，分解开的单色光由聚焦镜聚焦成微小的光斑投射至探测器上，经过集成电路采集和上位机处理可以转换成易于读取的光学谱图。

现有的光谱仪普遍存在光谱范围和分辨率指标不能同时提高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤光谱仪，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本申请提供了一种光纤光谱仪，包括第二壳体、光纤和子光谱仪；所述光纤包括一个输入端和多个输出端，所述输入端与待分析的光源连接，每个所述输出端分别与一个子光谱仪的狭缝组件连接；所述子光谱仪设置在所述第二壳体内，所述子光谱仪包括多个，每个所述子光谱仪用于将所述光纤中处于预设光谱范围内的复杂光分解转化为光谱线图，多个所述子光谱仪的多个预设光谱范围相互间不重叠，且组成一个连续的光谱范围。

进一步的，所述子光谱仪包括第一壳体和隔板；所述隔板设置在所述第一壳体的内腔中，并将所述壳体的内腔分隔为第一腔室和第二腔室，所述隔板上设置有第一限位孔组和第二限位孔组，所述第一限位孔用于安装第一调节机构，所述第二限位孔组用于安装第二调节机构，所述第一调节机构用于在所述第二腔室内调节设置在所述第一腔室内的探测器组件，所述第二调节机构用于在所述第二腔室内调节设置在所述第一腔室内的光栅组件。

进一步的，所述第一限位孔组包括第二直线滑孔和第一直线滑孔，所述第一直线滑孔包括两个，且分别设置在所述第二直线滑孔的两侧，所述第一调节机构包括滑动底座和第二固定孔，所述滑动底座和所述第二固定孔均设置在所述探测器组件的底部，所述第二固定孔包括两个，且分别设置在所述滑动底座的两侧；所述第二直线滑孔内设置有所述滑动底座，且所述滑动底座可沿第二直线滑孔的轴向方向滑动，每个所述第二固定孔分别与一个所述第一直线滑孔对齐，所述探测器组件通过设置在所述第二固定孔内的螺栓固定设置在所述第一直线滑孔上。

进一步的，所述第二限位孔组包括安装孔和圆弧滑槽，所述圆弧滑槽包括两个，且分别设置在所述安装孔的两侧，所述第二调节机构包括旋转调节座和第一固定孔，所述第一固定孔包括两个，所述旋转调节座和第一固定孔均设置于所述光栅组件的底部，所述安装孔内设置有所述旋转调节座，每个所述第一固定孔分别与一个所述圆弧滑槽对齐，所述光栅组件通过设置在所述第一固定孔内的螺栓固定设置在所述圆弧滑槽上。

进一步的，所述第二壳体的内表面喷涂有吸光层。

进一步的，所述第一壳体包括方形框体和盖板，所述方形框体的两端为第一方形开口，所述方形框体与所述隔板为一体成形结构，所述盖板用于密封所述第一方形开口，所述盖板包括两个，且分别可拆卸式设置在所述方形框体的两侧。

进一步的，所述第一壳体包括方形筒体，所述方形筒体的一端为密封结构，另一端为第二方形开口，所述隔板可拆卸式设置于所述方形筒体内，盖板用于密封所述第二方形开口，所述盖板可拆卸式设置于所述方形筒体的一端。

进一步的，所述第一腔室内设置有聚焦镜，所述第二直线滑孔的中轴延长线穿过所述聚焦镜的中垂线。

进一步的，所述第二壳体内设置有GPS模块，所述GPS模块用于记录所述光纤光谱仪采集信息的地理位置。

本发明的有益效果为：

本发明通过在所述光纤光谱仪内设置多个分别用于检测不同波段光束的微型光谱仪，将光纤中的复杂光进行局部波段的逐一拆分，并对每个拆分出的局部波段的光束单独使用一个所述微型光谱仪进行检测，使所述光纤光谱仪能够适应更宽波段即更宽光谱的同时分辨率也能够得到有效的保证。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中所述的光纤光谱仪结构示意图。

图2为本发明实施例中所述的子光谱仪第一腔室结构示意图。

图3为本发明实施例中所述的子光谱仪第二腔室结构示意图。

图中标记：1-子光谱仪，11-第一壳体，111-电路模块安装位，112-第一直线滑孔，114-第二直线滑孔，115-安装孔，113-圆弧滑槽，118-隔板，12-狭缝组件，13-光栅组件，131-旋转调节座，14-准直镜，15-聚焦镜，16-探测器组件，161-滑动底座，2-第二壳体，3-数据传输电路板，4-集线器，5-光纤，21-卡块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

本实施例提供了一种光纤光谱仪，涉及光学检测技术领域。

如图1所示，本实施例包括：

第二壳体2，所述第二壳体2的内腔底部设置有多个用于固定所述子光谱仪1的卡块21，优选地所述卡块21并列设置在所述第二壳体2的底部，达到使第二壳体2内的内部空间布局更加合理；

所述第二壳体2内还可设置有数据传输电路板3，所述数据传输电路板3与多个子光谱仪1连接，用于收集每个子光谱仪1上的光谱信息，并将该光谱信息上传至上位机，同时将所述上位机发送的控制指令传输至所述子光谱仪1上，所述控制指令用于控制每个子光谱仪1的开启，所述上位机可以是电脑，所述上位机将所述多个子光谱仪1内的光谱信息进行有序整合，得到一张易于读取的光学谱图；同时第二壳体2内还可以包括集线器4，所述集线器4包括多个输入端和一个输出端，所述集线器4的每个输入端分别与一个所述子光谱仪1连接，所述集线器4的一个输出端与所述数据传输电路板3连接，所述集线器4可有效减少所述数据传输电路板3的连接端口，降低所述数据传输电路板3的故障率，同时降低所述数据传输电路板3的后期维护成本；

光纤5，所述光纤5包括一个输入端和多个输出端，所述输入端与待分析的光源连接，每个所述输出端分别与一个子光谱仪1的狭缝组件12连接，所述多个输出端内的光源与所述输入端的光源完全一致；

子光谱仪1，所述子光谱仪设置在所述第二壳体2内，所述子光谱仪1包括多个，每个所述子光谱仪1用于将所述光纤5中处于预设光谱范围内的复杂光分解转化为光谱线图，多个所述子光谱仪1的多个预设光谱范围相互间不重叠，且组成一个连续的光谱范围，本实施例中所述子光谱仪1通过调节设置在其内的光栅组件13改变光栅的的入射角和衍射角来选择某一特定波段的光源用于检测。

本实施例所述的一种光纤光谱仪通过在所述光纤光谱仪内设置多个分别用于检测不同波段光束的微型光谱仪，将光纤中的复杂光进行局部波段的逐一拆分，并对每个拆分出的局部波段的光束单独使用一个所述微型光谱仪进行检测，使所述光纤光谱仪能够适应更宽波段即更宽光谱的同时分辨率也能够得到有效的保证

实施例2：

现有的光谱仪在进行调试时，需要打开壳体对里面的各部件进行调整，而为了减小操作室内的其他照明光源对光路测试的影响，通常需要操作人员在一个暗光调节下进行操作，极大地增加了操作人员的操作难度。

基于实施例1，如图2-3所示，本实施例中，所述子光谱仪1包括第一壳体11和隔板118；所述隔板118设置在所述第一壳体11的内腔中，并将所述壳体11的内腔分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室内设置有狭缝组件12、光栅组件13、准直镜14、聚焦镜15和探测器组件16，所述隔板118上设置有第一限位孔组和第二限位孔组，所述第一限位孔用于安装第一调节机构，所述第二限位孔组用于安装第二调节机构，所述第一调节机构用于在所述第二腔室内调节设置在所述第一腔室内的探测器组件16，所述第二调节机构用于在所述第二腔室内调节设置在所述第一腔室内的光栅组件13，在本实施例中通过将所述狭缝组件12、光栅组件13、准直镜14、聚焦镜15和探测器组件16即将所有检测部件设置在第一腔室内；

通过在第二腔室内调节所述第一调节机构和第二调节机构来调节所述子光谱仪1，在调节所述子光谱仪时，可以将第一腔室置于暗环境中，第二腔室置于光明环境里就能够对第一腔室内的相关检测部件进行调节，极大地减小了操作人员的操作难度；同时本实施例所述将第一腔室置于暗环境中中的方式可以为在第一腔室上设置用于遮光的盖板，所述盖板还可以为可拆卸式的，或者通过将所述壳体11设置为方形筒体，所述方形筒体的一端为密封结构，另一端为第二方形开口，所述隔板118可拆卸式设置于所述方形筒体内，所述第一腔室靠近2所述方形筒体为密封结构的一端。

优选地，所述隔板118上还可以设置有电路模块安装位111，所述电路模块安装位设置在所述第二腔室内，其用于数据收集模块；通过将所述数据收集模块整合进子光谱仪1内，提高子光谱仪的集成度，减低外界因素对所述子光谱仪1造成影响。

实施例3：

基于实施例2，所述第一限位孔组包括第二直线滑孔114和第一直线滑孔112，所述第一直线滑孔112包括两个，且分别设置在所述第二直线滑孔114的两侧，所述第一调节机构包括滑动底座161和第二固定孔，所述滑动底座161和所述第二固定孔均设置在所述探测器组件16的底部，所述第二固定孔包括两个，且分别设置在所述滑动底座161的两侧；所述第二直线滑孔114内设置有所述滑动底座161，且所述滑动底座161可沿第二直线滑孔114的轴向方向滑动用于调节所述探测器组件16与所述聚焦镜15的距离，每个所述第二固定孔分别与一个所述第一直线滑孔112对齐，所述探测器组件16通过设置在所述第二固定孔内的螺栓固定设置在所述第一直线滑孔112上；

优选地，在本实施例中，所述第二直线滑孔114的中轴延长线穿过所述聚焦镜15的中垂线，使所述探测器组件16的移动轨迹与所述聚焦镜15的出射光线平行。

实施例4：

基于实施例2，本实施例中，所述所述第二限位孔组包括安装孔115和圆弧滑槽113，所述圆弧滑槽113包括两个，且分别设置在所述安装孔115的两侧，所述圆弧滑槽113的弧心与所述安装孔115的圆心重合，所述第二调节机构包括旋转调节座131和第一固定孔，所述第一固定孔包括两个，所述旋转调节座131和第一固定孔均设置于所述光栅组件13的底部，所述安装孔115内设置有所述旋转调节座131，在本实施方式里，所述旋转调节座131上可以设置一个直线凹槽方便操作人员拧动所述旋转调节座131，所述旋转调节座131上还可以设置一个直线凸起方便操作人员拧动所述旋转调节座131，每个所述第一固定孔分别与一个所述圆弧滑槽113对齐，所述光栅组件113通过设置在所述第一固定孔内的螺栓固定设置在所述圆弧滑槽113上。

实施例5：

基于实施例1，所述第二壳体2的内表面喷涂有吸光层；

由于光纤5里的光束强度较低即远低于外部正常光束，导致所述微型光谱仪1对外部光源极为敏感通过在所述第二壳体2的内表面喷涂有吸光层能有效防止外部光源进入壳体b2对所述微型光谱仪1的检测造成影响。

实施例6：

基于实施例2，所述第一壳体11包括方形框体和盖板，所述方形框体的两端为第一方形开口，所述方形框体与所述隔板118为一体成形结构，所述盖板用于密封所述第一方形开口，所述盖板包括两个，且分别可拆卸式设置在所述方形框体的两侧，用于分别对第一腔室和第二腔室进行密封；在对所述子光谱仪1进行调试时，仅需要拆卸下靠近第二腔室的盖板，此时第一腔室依旧处于黑暗环境，方便操作人员在明亮环境中进行调试。

实施例7：

基于实施例2，所述第一壳体11包括方形筒体，所述方形筒体的一端为密封结构，另一端为第二方形开口，所述隔板118可拆卸式设置于所述方形筒体内，盖板用于密封所述第二方形开口，所述盖板可拆卸式设置于所述方形筒体的一端，所述第一腔室靠近方形筒体为密封结构的一端，所述第二腔室靠近设置有盖板的一端，在调试时，通过拆卸下所述盖板密封结构进而打开第二腔室，由于中间设置有所述隔板118所以第一腔室依旧为黑暗环境，方便操作人员在明亮环境中进行调试。

实施例8：

基于实施例2，所述第一腔室内设置有聚焦镜15，所述第二直线滑孔114的中轴延长线穿过所述聚焦镜15的中垂线；

使所述探测器组件16的移动轨迹与所述聚焦镜15的出射光线平行。

实施例9：

基于实施例1，所述第二壳体2内设置有GPS模块，所述GPS模块用于记录所述光纤光谱仪采集信息的地理位置。

优选地所述GPS模块可以设置在所述数据传输电路板3上。

优选地所述GPS模块可以设置在多个所述子光谱仪1的任意一个或多个内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种光纤光谱仪，其特征在于，包括：

第二壳体(2)；

光纤(5)，所述光纤(5)包括一个输入端和多个输出端，所述输入端与待分析的光源连接，每个所述输出端分别与一个子光谱仪(1)的狭缝组件(12)连接；以及

子光谱仪(1)，所述子光谱仪设置在所述第二壳体(2)内，所述子光谱仪(1)包括多个，每个所述子光谱仪(1)用于将所述光纤(5)中处于预设光谱范围内的复杂光分解转化为光谱线图，多个所述子光谱仪(1)的多个预设光谱范围相互间不重叠，且组成一个连续的光谱范围。

2.根据权利要求1所述的光纤光谱仪，其特征在于：所述子光谱仪(1)包括第一壳体(11)和隔板(118)，所述隔板(118)设置在所述第一壳体(11)的内腔中，并将所述壳体(11)的内腔分隔为第一腔室和第二腔室，所述隔板(118)上设置有第一限位孔组和第二限位孔组，所述第一限位孔用于安装第一调节机构，所述第二限位孔组用于安装第二调节机构，所述第一调节机构用于在所述第二腔室内调节设置在所述第一腔室内的探测器组件(16)，所述第二调节机构用于在所述第二腔室内调节设置在所述第一腔室内的光栅组件(13)。

3.根据权利要求2所述的光纤光谱仪，其特征在于：所述第一限位孔组包括第二直线滑孔(114)和第一直线滑孔(112)，所述第一直线滑孔(112)包括两个，且分别设置在所述第二直线滑孔(114)的两侧，所述第一调节机构包括滑动底座(161)和第二固定孔，所述滑动底座(161)和所述第二固定孔均设置在所述探测器组件(16)的底部，所述第二固定孔包括两个，且分别设置在所述滑动底座(161)的两侧；所述第二直线滑孔(114)内设置有所述滑动底座(161)，且所述滑动底座(161)可沿第二直线滑孔(114)的轴向方向滑动，每个所述第二固定孔分别与一个所述第一直线滑孔(112)对齐，所述探测器组件(16)通过设置在所述第二固定孔内的螺栓固定设置在所述第一直线滑孔(112)上。

4.根据权利要求2所述的光纤光谱仪，其特征在于：所述第二限位孔组包括安装孔(115)和圆弧滑槽(113)，所述圆弧滑槽(113)包括两个，且分别设置在所述安装孔(115)的两侧，所述圆弧滑槽(113)的弧心与所述安装孔(115)的圆心重合，所述第二调节机构包括旋转调节座(131)和第一固定孔，所述第一固定孔包括两个，所述旋转调节座(131)和第一固定孔均设置于所述光栅组件(13)的底部，所述安装孔(115)内设置有所述旋转调节座(131)，每个所述第一固定孔分别与一个所述圆弧滑槽(113)对齐，所述光栅组件(113)通过设置在所述第一固定孔内的螺栓固定设置在所述圆弧滑槽(113)上。

5.根据权利要求1所述的光纤光谱仪，其特征在于：所述第二壳体(2)的内表面喷涂有吸光层。

6.根据权利要求2所述的光纤光谱仪，其特征在于：所述第一壳体(11)包括方形框体和盖板，所述方形框体的两端为第一方形开口，所述方形框体与所述隔板(118)为一体成形结构，所述盖板用于密封所述第一方形开口，所述盖板包括两个，且分别可拆卸式设置在所述方形框体的两侧。

7.根据权利要求2所述的光纤光谱仪，其特征在于：所述第一壳体(11)包括方形筒体，所述方形筒体的一端为密封结构，另一端为第二方形开口，所述隔板(118)可拆卸式设置于所述方形筒体内，盖板用于密封所述第二方形开口，所述盖板可拆卸式设置于所述方形筒体的一端。

8.根据权利要求2所述的光纤光谱仪，其特征在于：所述第一腔室内设置有聚焦镜(15)，所述第二直线滑孔(114)的中轴延长线穿过所述聚焦镜(15)的中垂线。

9.根据权利要求1所述的光纤光谱仪，其特征在于：所述第二壳体(2)内设置有GPS模块，所述GPS模块用于记录所述光纤光谱仪采集信息的地理位置。

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