CN203798452U - 一种全光谱检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全光谱检测仪，包括连续光源、比色系统、便携式全光谱分光光路、CCD采集电路以及CPU；连续光源发出的入射光线照射到比色系统并被比色系统处的待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线入射到便携式全光谱分光光路进行分光后照射到CCD采集电路，CCD采集电路对分光后的待测光线进行检测得到全光谱数据并将全光谱数据发送到CPU，CPU的输出端连接有LCD液晶显示屏，所述CPU还连接有无线通讯模块。本实用新型不仅光谱范围宽，而且体积小，降低了仪器的生产成本，可广泛应用在食品、水质、土壤和农产品等领域的快速检测中。
Description
技术领域
本实用新型涉及光谱检测领域，特别是涉及一种全光谱检测仪。
背景技术
目前在食品、水质、土壤、农产品或化学等领域，经常需要使用光谱检测仪来检测研究对象所包含的成分在不同波长下的光强分布，因为光谱分析可以无损地且较为准确地分析获得研究对象的成分。传统的光谱检测仪主要分几种：棱镜光谱仪、衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪，其中最常用的就是衍射光栅光谱仪，但是这种光谱仪结构复杂，成本较高，而且体积较大，占用了较多空间而且不便于移动或携带。而目前基于发光二极管开发的单波长光谱检测仪，虽然采用的是固态光路设计，体积较小，但是由于其工作波长单一，检测范围具有局限性，无法满足用户的检测需求，基于多波长LED组合方式的光谱检测仪，虽然相比单波长检测仪可以实现较宽的检测范围，但是组合的LED光源需要非常多，导致仪器系统庞大冗繁，而且一旦仪器出厂要检测新的波长范围还要更换LED光源，极为不便，还大大增加了仪器的维护成本。
实用新型内容
为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种光谱范围宽、体积小且低成本的一种全光谱检测仪。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种全光谱检测仪，包括连续光源、比色系统、便携式全光谱分光光路、CCD采集电路以及CPU；
所述连续光源发出的入射光线照射到比色系统并被比色系统处的待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线入射到便携式全光谱分光光路进行分光后照射到CCD采集电路，CCD采集电路对分光后的待测光线进行检测得到全光谱数据并将全光谱数据发送到CPU；
所述CPU的输出端连接有LCD液晶显示屏，所述CPU还连接有无线通讯模块。
进一步，所述比色系统包括输入光纤、准直透镜、聚焦透镜以及用于放置待测溶液的样品池，入射光线通过输入光纤入射到准直透镜上，经准直后照射到样品池中的待测溶液处并被待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线通过聚焦透镜后会聚到输出光纤，并由输出光纤传输到便携式全光谱分光光路。
进一步，所述比色系统采用透射式浸入型光纤探头。
进一步，所述便携式全光谱分光光路包括狭缝、准直凹面镜、平面光栅及聚焦凹面镜，所述待测光线通过狭缝进行空间滤波后照射到准直凹面镜上进行准直进而得到平行光线，平行光线照射到平面光栅上进行色散，色散后的光线到达聚焦凹面镜进行聚焦后照射到CCD采集电路上。
进一步，所述连续光源包括卤钨灯和氘灯。
进一步，所述连续光源的波长范围为190nm~1100nm。
进一步，所述无线通讯模块包括WIFI模块、蓝牙模块、GPRS模块和CDMA模块中的一个或多个。
进一步，所述CPU还连接有热敏打印机。
进一步，所述无线通讯模块分别连接有上位机和远程数据服务器。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种全光谱检测仪，包括连续光源、比色系统、便携式全光谱分光光路、CCD采集电路以及CPU；连续光源发出的入射光线照射到比色系统并被比色系统处的待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线入射到便携式全光谱分光光路进行分光后照射到CCD采集电路，CCD采集电路对分光后的待测光线进行检测得到全光谱数据并将全光谱数据发送到CPU，本实用新型的全光谱检测仪采用了波长范围较宽的连续光源，而且采用便携式全光谱分光光路和CCD采集电路进行结合的方式对待测光线进行检测，不仅光谱范围宽，而且体积小，降低了仪器的生产成本，可广泛应用在食品、水质、土壤和农产品等领域的快速检测中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的一种全光谱检测仪的结构框图；
图2是本实用新型的一种全光谱检测仪的便携式全光谱分光光路的光路图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型提供了一种全光谱检测仪，包括连续光源1、比色系统2、便携式全光谱分光光路3、CCD采集电路4以及CPU5；
所述连续光源1发出的入射光线照射到比色系统2并被比色系统2处的待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线入射到便携式全光谱分光光路3进行分光后照射到CCD采集电路4，CCD采集电路4对分光后的待测光线进行检测得到全光谱数据并将全光谱数据发送到CPU5；
所述CPU5的输出端连接有LCD液晶显示屏6，所述CPU5还连接有无线通讯模块7。
进一步作为优选的实施方式，所述比色系统2包括输入光纤、准直透镜、聚焦透镜以及用于放置待测溶液的样品池，入射光线通过输入光纤入射到准直透镜上，经准直后照射到样品池中的待测溶液处并被待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线通过聚焦透镜后会聚到输出光纤，并由输出光纤传输到便携式全光谱分光光路3。
进一步作为优选的实施方式，所述比色系统2采用透射式浸入型光纤探头。
进一步作为优选的实施方式，所述便携式全光谱分光光路3包括狭缝301、准直凹面镜302、平面光栅303及聚焦凹面镜304，所述待测光线通过狭缝301进行空间滤波后照射到准直凹面镜302上进行准直进而得到平行光线，平行光线照射到平面光栅303上进行色散，色散后的光线到达聚焦凹面镜304进行聚焦后照射到CCD采集电路4上。
进一步作为优选的实施方式，所述连续光源1包括卤钨灯和氘灯。
进一步作为优选的实施方式，所述连续光源1的波长范围为190nm~1100nm。
进一步作为优选的实施方式，所述无线通讯模块7包括WIFI模块、蓝牙模块、GPRS模块和CDMA模块中的一个或多个。
进一步作为优选的实施方式，所述CPU5还连接有热敏打印机8。
进一步作为优选的实施方式，所述无线通讯模块7分别连接有上位机9和远程数据服务器10。
本实用新型的一具体实施例如下：
一种全光谱检测仪，包括连续光源1、比色系统2、便携式全光谱分光光路3、CCD采集电路4以及CPU5；
连续光源1发出的入射光线照射到比色系统2并被比色系统2处的待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线入射到便携式全光谱分光光路3进行分光后照射到CCD采集电路4，CCD采集电路4对分光后的待测光线进行检测得到全光谱数据并将全光谱数据发送到CPU5；
CPU5的输出端连接有LCD液晶显示屏6，CPU5还连接有无线通讯模块7。
优选的，CPU5还连接有热敏打印机8，无线通讯模块7分别连接有上位机9和远程数据服务器10。
无线通讯模块7包括WIFI模块、蓝牙模块、GPRS模块和CDMA模块中的一个或多个。WIFI模块支持IEEE802.11b/g无线标准，其频率为2.4GHz，支持自组网（Adhoc）和基础网（Infra）两种无线网络类型，还支持WEP64、WEP128、TKIP、CCMP(AES)、WEP、WPA-PSK、或WPA2-PSK等多种安全认证机制。
CCD采集电路4包括CCD传感器以及与CCD传感器依次连接的放大电路和A/D转换电路。CCD传感器上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，详细的如何由CCD传感器、放大电路和A/D转换电路构成CCD采集电路4是现有技术中比较成熟的技术，因此不做详细描述。故经便携式全光谱分光光路3 分光后的待测光线根据波长大小依次照射到CCD传感器的不同位置，因而CCD传感器进行信号采集后将待测光线的光信号转换为电信号，并通过放大电路放大和A/D转换电路进行模数转换，最后获得分光后的待测光线的全光谱数据并发送到CPU5。
CPU5 接收CCD采集电路4发送的全光谱数据后，根据现有的软件可以计算得出待测溶液的透光率或吸光度等检测结果，同时可以输出到LCD液晶显示屏6进行实时显示，还可以通过无线通讯模块7实时地将检测结果发送到上位机9或远程数据服务器10。
便携式全光谱分光光路3包括狭缝301、准直凹面镜302、平面光栅303及聚焦凹面镜304，待测光线通过狭缝301进行空间滤波后照射到准直凹面镜302上进行准直进而得到平行光线，平行光线照射到平面光栅303上进行色散，色散后的光线到达聚焦凹面镜304进行聚焦后照射到CCD采集电路4上。
连续光源1的波长范围为190nm~1100nm，可采用卤钨灯或氘灯。
需要注意的是，但是连续光源1置于暗盒中，连续光源1、比色系统2和便携式全光谱分光光路3之间均是通过光纤连接的，等等，本实用新型不对这些常用手段做过多描述。
本实施例的比色系统2可以采用两种方式来实现：一、比色系统2包括输入光纤、准直透镜、聚焦透镜以及用于放置待测溶液的样品池，入射光线通过输入光纤入射到准直透镜上，经准直后照射到样品池中的待测溶液处并被待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线通过聚焦透镜后会聚到输出光纤，并由输出光纤传输到便携式全光谱分光光路3，这里，样品池优选使用光程为10mm的比色皿；二、比色系统2采用透射式浸入型光纤探头，可以直接插入待测溶液中测量。
需要注意的是，本实用新型只涉及结构上的改进，并没有涉及到方法上的改进，本实用新型中的CPU5虽然涉及到计算或数据处理的内容，但是其均是采用现有技术手段，并没有在数据处理方法上有任何改进，因此，本实用新型并不涉及数据处理等方法上的改进，更不涉及任何软件上的改进。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种全光谱检测仪，其特征在于，包括连续光源（1）、比色系统（2）、便携式全光谱分光光路（3）、CCD采集电路（4）以及CPU（5）；
所述连续光源（1）发出的入射光线照射到比色系统（2）并被比色系统（2）处的待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线入射到便携式全光谱分光光路（3）进行分光后照射到CCD采集电路（4），CCD采集电路（4）对分光后的待测光线进行检测得到全光谱数据并将全光谱数据发送到CPU（5）；
所述CPU（5）的输出端连接有LCD液晶显示屏（6），所述CPU（5）还连接有无线通讯模块（7）。
2.根据权利要求1所述的一种全光谱检测仪，其特征在于，所述比色系统（2）包括输入光纤、准直透镜、聚焦透镜以及用于放置待测溶液的样品池，入射光线通过输入光纤入射到准直透镜上，经准直后照射到样品池中的待测溶液处并被待测溶液部分吸收后得到待测光线，待测光线通过聚焦透镜后会聚到输出光纤，并由输出光纤传输到便携式全光谱分光光路（3）。
3.根据权利要求1所述的一种全光谱检测仪，其特征在于，所述比色系统（2）采用透射式浸入型光纤探头。
4.根据权利要求1所述的一种全光谱检测仪，其特征在于，所述便携式全光谱分光光路（3）包括狭缝（301）、准直凹面镜（302）、平面光栅（303）及聚焦凹面镜（304），所述待测光线通过狭缝（301）进行空间滤波后照射到准直凹面镜（302）上进行准直进而得到平行光线，平行光线照射到平面光栅（303）上进行色散，色散后的光线到达聚焦凹面镜（304）进行聚焦后照射到CCD采集电路（4）上。
5.根据权利要求1所述的一种全光谱检测仪，其特征在于，所述连续光源（1）包括卤钨灯和氘灯。
6.根据权利要求1所述的一种全光谱检测仪，其特征在于，所述连续光源（1）的波长范围为190nm~1100nm。
7.根据权利要求1所述的一种全光谱检测仪，其特征在于，所述无线通讯模块（7）包括WIFI模块、蓝牙模块、GPRS模块和CDMA模块中的一个或多个。
8.根据权利要求1所述的一种全光谱检测仪，其特征在于，所述CPU（5）还连接有热敏打印机（8）。
9.根据权利要求1所述的一种全光谱检测仪，其特征在于，所述无线通讯模块（7）分别连接有上位机（9）和远程数据服务器（10）。
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