CN201141835Y - 光谱传感器的在线自动校正装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种光谱传感器的在线自动校正装置，样品室前后两面具有透明的输入窗口和输出窗口，内部分成多个前后透明的腔室，样品室的输出窗口通过聚光镜与分光系统密封连接，狭缝、准直物镜、光栅、聚焦物镜组成分光系统，分光系统聚焦物镜的焦平面上设置图像传感器的靶面，图像传感器通过通用串行接口与计算机连接。采用图像传感器作光谱的探测器，采集背景光谱和样品光谱的两维图像数据，不用复杂的光路切换机构及多个探测器，只需通过计算机进行图象处理，就可以将环境和背景变化的影响抵消掉，实时在线校正光源、环境(温度、湿度、压力等)变化对光谱采集的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光谱传感器的在线自动校正装置，属于高性能、智能化仪器仪表的配套传感器技术领域。
背景技术
在仪器仪表技术领域中，由于照明系统和周边环境的温度、湿度、压力等因素的变化对光谱测量的准确性和稳定性影响很大，因此，用光谱仪进行测量之前，必须对光谱仪进行误差校正。
目前，校正方法主要是采用双光路、参比样品等办法，通过计算来抵消照明系统和环境的影响。为此，需要专门设计切换光源、更换参比样品等复杂的光路，来获得不同光源和背景下的光谱数据，然后通过计算把光源和背景的影响扣除，提高光谱测量的准确性和稳定性。
典型的色散型光谱仪中，光源光被分成两束，分别作为参比和样品光束通过样品室；参比光束经过一个衰减器后与样品光束交替通过一个旋转镜，分时聚焦到两个接收器上；两束光的强度经过电子学系统的处理和比对；消除环境背景的影响，得到样品本身的光谱。这种方法需要用一个转镜反复切换两路光，需要两个接受器，系统反应慢，不适合瞬态光谱的校正。
总之，为了实现光谱校正，提高测量精度，现有的光谱传感器结构和使用操作都比较复杂；存在机械动作使系统反应慢；测量误差比较大；光谱分析不能实时地反映生产工艺过程中的实际情况，很难及时指导(控制)生产过程。
实用新型内容
本实用新型公开了一种光谱传感器的在线自动校正装置，克服了现有校正方法结构复杂、误差大等缺欠。
本实用新型的技术解决方案如下：由样品室、聚光镜、狭缝、准直物镜、光栅、聚焦物镜、图像传感器和计算机组成线光谱校正系统，其中，样品室的前后两面为具有透明的输入窗口和输出窗口，内部分成多个前后透明的腔室，样品室的输出窗口通过聚光镜或光纤与分光系统密封连接，狭缝、准直物镜、光栅、聚焦物镜组成分光系统(如图1的虚线框内所示)，分光系统的输出面(即聚焦物镜的焦平面)上设置图像传感器的靶面，图像传感器通过通用串行接口与计算机连接。
本装置的工作原理是：样品室分成两个空间，分别放置被测样品和参比样品，光源发出的光照在样品室的输入窗口上，同时均匀照到样品室的两个空间，从这两个空间发出的光经过聚光镜会聚在狭缝上，对样品室输出的光进行空间采样。经过狭缝的光通过准直物镜变成平行光照射在光栅上，光栅将单束平行光分解为多束单色光，再经过聚焦物镜将分解的多束单色光聚焦在图像传感器的靶面上，形成按波长的顺序排列的单色狭缝像，即包含有被测样品和参比样品光谱的图像。图像传感器利用光电转换的原理，在其内部电路的控制下，将其靶面上的光强分布转换成视频图像信号，并输出给计算机进行处理、分析。
计算机对包含被测样品和参比样品光谱的图像区域进行处理，对被测样品、参比样品的光谱强度进行自动对照计算，抵消环境背景的影响，得到样品本身的准确光谱。同时通过与生产线的接口将分析结果送去控制生产过程。
其中，图像传感器包括可以工作在红外、可见、紫外波段的CCD图像传感器、像增强器和LED阵列的任一种装置。
光谱数据和分析结果可以通过显示器显示，或通过存储、打印、网络传输给出，供进一步对光谱数据分析，获得被研究物质的参数(如物质的成分、含量及结构等等)以满足不同的需要。
本实用新型的积极效果在于：采用图像传感器作光谱的探测器，配合多腔的样品室，同时采集背景光谱和样品光谱的两维图像数据，不用复杂的光路切换机构，不需要多个探测器，只需通过计算机进行图象处理，就可以将环境和背景变化的影响抵消掉，实时在线校正光源、环境(温度、湿度、压力等)变化对光谱采集的影响，克服了现有校正方法结构复杂、误差大等缺欠。
附图说明
图1为实用新型结构原理图。
光源-[1]、样品室-[2]、聚光镜-[3]、狭缝-[4]、准直物镜-[5]、光栅-[6]、聚焦物镜-[7]、图像传感器-[8]、计算机-[9]。
具体实施方式
根据图1所示，由样品室(2)、聚光镜(3)(或光纤)、狭缝(4)、准直物镜(5)、光栅(6)、聚焦物镜(7)、图像传感器(8)和计算机(9)组成线光谱校正系统，其中，样品室(2)的前后两面具有透明的输入窗口和输出窗口，内部分成多个前后透明的腔室，样品室的输出窗口通过聚光镜(3)或光纤与分光系统密封连接，狭缝(4)、准直物镜(5)、光栅(6)、聚焦物镜(7)组成分光系统，分光系统的聚焦物镜(7)的焦平面上设置图像传感器(8)的靶面，图像传感器(8)通过通用串行接口与计算机(9)连接。
上述的图像传感器(8)包括可以工作在红外、可见、紫外波段的CCD图像传感器、像增强器和LED阵列的任一种装置。
实验例1
采用双层样品室和面阵CCD(紫外)制成的光谱自动校正装置，对工作在紫外波段的光谱传感器进行在线校正。
将不含被测物质的溶液放在样品室的下层，将含有被测物质的溶液放在样品室的上层；光源发出的光同时照射上、下层；经过样品室的光通过狭缝进入由准直物镜、光栅、聚焦物镜组成的分光系统，在紫外CCD靶面上形成按波长的顺序排列的单色狭缝的像；这个像的上、下部分分别是经过样品室上、下层的光谱；面阵CCD将光强分布转换成视频图像信号送给计算机进行处理、分析。
因为，除了被测样品之外，两路光的其他情况完全一样，所以通过上下两部分图像的比较，很容易将光源、溶液、环境(温度、压力、湿度)等因素的影响排除，获得一个清晰的有一定强度的紫外波段的谱线，表明溶液中的被测物质的含量，同时可以将分析结果送去控制生产过程。
实验例2
由连续辐射的红外光源(如钨灯)、双层样品室、单色器以及红外CCD图像传感器组成测定红外吸收的光谱传感器在线校正系统。
将被测物质的溶液放在样品室的上层，样品室的下层不放被测物质；光源发出的光同时照射上、下层；经过样品室的光通过狭缝进入由分光系统，在红外CCD靶面上形成按波长的顺序排列的单色狭缝的像；这个像的上、下部分分别是经过样品室上、下层的光谱；面阵CCD将光强分布转换成视频图像信号送给计算机进行处理、分析。类似双光束仪器，将大气中的H2O、CO2在红外区域内的吸收补偿到零，消除它们的影响。
主要用于有机化合物的结构鉴定。测定时不必严格控制室内的湿度及人数。
Claims (2)
1、一种光谱传感器的在线自动校正装置，由样品室(2)、聚光镜(3)、狭缝(4)、准直物镜(5)、光栅(6)、聚焦物镜(7)、图像传感器(8)和计算机(9)组成线光谱校正系统，其特征在于：样品室(2)的前后两面为具有透明的输入窗口和输出窗口，内部分成多个前后透明的腔室，样品室的输出窗口通过聚光镜(3)与分光系统密封连接，狭缝(4)、准直物镜(5)、光栅(6)、聚焦物镜(7)组成分光系统，分光系统的聚焦物镜(7)的焦平面上设置图像传感器(8)的靶面，图像传感器(8)通过通用串行接口与计算机(9)连接。
2、根据权利要求1所述的在线自动校正装置，其特征在于：图像传感器(8)包括工作在红外、可见、紫外波段的CCD图像传感器、像增强器和LED阵列的任一种装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2007200944367U CN201141835Y (zh) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | 光谱传感器的在线自动校正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2007200944367U CN201141835Y (zh) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | 光谱传感器的在线自动校正装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201141835Y true CN201141835Y (zh) | 2008-10-29 |
Family
ID=40069546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CNU2007200944367U Expired - Fee Related CN201141835Y (zh) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | 光谱传感器的在线自动校正装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN201141835Y (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105460698A (zh) * | 2014-09-26 | 2016-04-06 | 村田机械株式会社 | 纱线监视装置以及纱线卷绕机 |
| WO2020125554A1 (zh) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 分光光度计检测系统及其检测方法 |
| CN113295632A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-24 | 三门峡职业技术学院 | 一种基于大数据及人工智能的环境污染监测装置 |
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2007
- 2007-10-10 CN CNU2007200944367U patent/CN201141835Y/zh not_active Expired - Fee Related
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