CN201141835Y - 光谱传感器的在线自动校正装置 - Google Patents
光谱传感器的在线自动校正装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201141835Y CN201141835Y CNU2007200944367U CN200720094436U CN201141835Y CN 201141835 Y CN201141835 Y CN 201141835Y CN U2007200944367 U CNU2007200944367 U CN U2007200944367U CN 200720094436 U CN200720094436 U CN 200720094436U CN 201141835 Y CN201141835 Y CN 201141835Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spectrum
- splitting system
- sensor
- sample
- sample chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
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 |
---|---|---|---|
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)
Country | Link |
---|---|
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 |
-
2007
- 2007-10-10 CN CNU2007200944367U patent/CN201141835Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
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 |
CN105460698B (zh) * | 2014-09-26 | 2019-07-02 | 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 |
CN113295632B (zh) * | 2021-05-24 | 2023-05-16 | 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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101793678B (zh) | 等腰直角形横截面样品池的散射物质光谱测量装置与方法 | |
CN200972457Y (zh) | 一种紫外线透过率测试仪 | |
CN103630523A (zh) | 一种用于水质光学分析仪表的激光诱导光谱生成装置 | |
CN103940766B (zh) | 农产品组织光学特性检测装置 | |
CN106950183A (zh) | 一种基于光谱技术的便携式土壤养分检测装置 | |
CN104677845B (zh) | 基于积分球的农产品组织光学特性自动检测装置 | |
CN107185850A (zh) | 一种基于高光谱成像及电阻抗的玉米种子活力检测装置 | |
CN102539378A (zh) | 阵列式半导体激光器近红外光谱分析仪 | |
CN201141835Y (zh) | 光谱传感器的在线自动校正装置 | |
CN107607495B (zh) | 一种土壤总氮含量检测系统和方法 | |
CN101858856A (zh) | 用于描述在透光基底上的薄硅层的特性的方法和装置 | |
CN204789336U (zh) | 一种基于图像处理的脐橙无损检测装置 | |
EP2631618A1 (en) | Spectrophotometer for the automated optical characterization of solar collector tubes and method for the operation thereof | |
CN1811356A (zh) | 采用面阵光电器件的光谱测量方法与仪器 | |
CN110887794A (zh) | 一种二维大气痕量气体廓线测量系统 | |
US4733084A (en) | Method of detection and quantitative determination of sulfur and sulfur monitor using the method | |
CN111220587B (zh) | 一种基于激发荧光的便携式农残检测仪器 | |
CN217505613U (zh) | 便携式猕猴桃内部品质无损检测装置 | |
CN203870023U (zh) | 一种内置空白的光纤光谱仪 | |
CN202710470U (zh) | 阵列式半导体激光器近红外光谱分析仪 | |
CN1873393A (zh) | 一种光学多通道分析设备 | |
CN212228738U (zh) | 一种双路快速分光透光率仪 | |
CN208109697U (zh) | 一种基于dvd光栅结构的液体折射率测量装置 | |
CN212432972U (zh) | 一种复用ccd的双光路分光光度测量装置 | |
CN204439533U (zh) | 一种基于积分球的农产品组织光学特性自动检测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081029 Termination date: 20091110 |