CN204705582U - 一种集成便携式led光源检测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于农产品品质检测技术领域，特别涉及一种集成便携式LED光源检测器。本实用新型的目的在于提供一种将不同波段LED光源集中于探头，实现光源与检测一体化的集成便携式LED光源检测器。所述集成便携式LED光源检测器包括探头安装外壳(25)和嵌入其中的多个探头(28)，所述探头(28)包括探头体(20)和检测信号线传输管(14)。本实用新型将不同波长LED光源集中于一体，能完成一次检测同一样本的多个点，增强检测稳定性和精度，降低仪器的体积，使无损检测向轻便化，小型化发展。
Description
技术领域
本实用新型属于农产品品质检测技术领域，特别涉及一种将光源与检测集成一体的集成便携式LED光源检测器。
背景技术
对于农产品以及肉类品质检测，传统的检测方法采用卤素灯光源与光谱仪相结合，不仅增加了仪器开发的难度，而且体积大、成本高。近年来的光源趋向于使用冷发光的发光二极管(LED)作为检测光源，且发光二极管具有寿命长、发光效率高、耗电量少的特点。利用红光LED研制的医疗美容仪和蓝光研制的康复治疗仪等都充分利用了发光二极管的这些优点，在这些LED作为光源的应用中，需要LED发出的光波长单一并且中心波长的优势突出，并且要求发散光线变为平行或者汇聚，因而在这些仪器中，光学透镜的作用不可忽略。
腾轶超等“基于血红蛋白及肌红蛋白在近红外光谱的吸收峰”(腾轶超等，猪肉组织色素浓度的近红外无损检测光谱学与光谱分析2009)，采用近红外光谱(NIRS)技术，检测出射光相对入射光的衰减，研制了基于稳态空间NIRS研发了可检测组织中色素浓度的装置，该装置的传感器包括一个可发射3个不同波长的LED(760nm/810nm/860nm)以及与LED位于同一直线上且距离分别为30mm、40mm的2个检测器，实现了对肉类色素浓度的检测，但该装置中，光源检测面积小，且传感器与光源必须位于同一直线，在样本移动时候检测误差大；且该装置功耗大，不利于开发便携式、轻便仪器。
赵家松等，基于近红外技术的猪肉新鲜度检测仪设计，农机化研究，2011，利用透射原理，采用810nm,850nm,880nm,940nm波长的LED光源对猪肉新鲜度进行检测，利用光电二极管接受透射的光强，并处理得出结果，该仪器缺点是：样本要很薄，大约2mm厚，不利于实际中的操作和使用，也不利于便携式仪器的推广。
李翠玲等，基于多光谱成像的生鲜猪肉货架期预测研究，农机化研究，2011，利用多波长大功率LED光源对肉类进行检测，所开发的仪器基于DSP进行图像数据的采集和处理，选用红、黄、蓝及近红外等6个波段作为检测光源，该仪器的检测单元采用近红外相机，增加了仪器的体积。
发明内容
针对现有近红外检测技术中存在的体积大、无法便携以及光源与探测器脱离等缺陷，本实用新型的目的在于提供一种将不同波段LED光源集中于探头，实现光源与检测一体化的集成便携式LED光源检测器。
为了达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
一种集成便携式LED光源检测器，其中：
所述集成便携式LED光源检测器包括探头安装外壳25和嵌入其中的多个探头28，所述探头28包括探头体20和检测信号线传输管14；其中，
所述探头体20的外部上方布置有锥形体19，圆形台18设置在锥形体19的上方；圆形台18上设有方孔凹槽12，方孔凹槽12内对应设有方形通孔13，方孔凹槽12两端设有第一螺纹孔8；
所述锥形体19外侧壁上设有光源安装入射孔6；所述光源安装入射孔6的上方对应设有光源固定孔31，与光源安装入射孔6对应的锥形体19的内侧壁设有光源安装出射孔29，入射光汇聚透镜4设置在光源安装入射孔6与光源安装出射孔29的过渡处；所述入射光汇聚透镜4上方安装有空心隔圈3，所述空心隔圈3上方安装有LED光源7，所述LED光源7的发光点30位于入射光聚光透镜4的焦点处；
所述探头体20的外部下方设有环形边缘21，锥形体19的内侧壁与环形边缘21形成锥形空心区域22，采集光强出射口5布置在锥形空心区域22的上端口处，采集光强出射口5上方设置有光强传输腔11；所述光强传输腔11的下方安装有出射光汇聚透镜1，光强传输腔11的顶端布置有传感检测芯片24，传感检测芯片感光面9与传感检测芯片壳体10集成到传感检测芯片24上，传感检测芯片感光面9与出射光汇聚透镜1的距离等于出射光汇聚透镜1的焦距，传感检测芯片24被安装在方孔凹槽12中，传感检测芯片感光面9与方形通孔13相对应；
所述检测信号线传输管14下端布置有压条17，压条17上设有用于放置管脚32的椭圆形通孔23，压条17的两端还分别设有第二螺纹孔16，通过螺钉15将第二螺纹孔16与圆形台18上布置的第一螺纹孔8配合紧固。
所述光源安装出射孔29的深度为入射光汇聚透镜4的厚度的2倍。
所述LED光源7上方安装有压圈2，所述压圈2安装在光源固定孔31内，并将LED光源7固定在光源安装入射孔6内。
传感检测芯片24引出的管脚32与后续电路进行连接。
所述探头安装外壳25具有多个圆形安装孔26和U形孔27，多个探头28啮合进探头安装外壳25中，每个探头28的检测信号线传输管14与圆形安装孔26相配合，管脚32通过该圆形安装孔26与后面电路相连，LED光源7的引线通过探头安装外壳25侧壁上的U形孔27与后面电路连接。
所述光源安装入射孔6与水平面成30°到60°范围的夹角；光源固定孔31、光源安装入射孔6与光源安装出射孔29三者同轴；所述光源固定孔31的直径大于光源安装入射孔6的直径，光源安装入射孔6的直径大于光源安装出射孔29的直径。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型将不同波长LED光源集中在单个探头，将多个探头相互啮合能完成一次检测同一样本的多个点，增强检测稳定性和精度，降低仪器的体积，使无损检测向轻便化、小型化发展。
附图说明
图1为本实用新型的集成便携式LED光源检测器的探头的示意图；
图2为本实用新型的探头体的剖面示意图；
图3为本实用新型的探头体内未加光源与传感检测芯片的俯视示意图；
图4为本实用新型的探头体与检测信号线传输管分离结构示意图；
图5为本实用新型的探头体内安装光源与传感检测芯片俯视图；
图6为本实用新型的实施例的探头安装外壳的示意图；
图7为本实用新型的实施例的多个探头啮合后的示意图。
【主要组件符号说明】
1 出射光汇聚透镜
2 压圈
3 空心隔圈
4 入射光汇聚透镜
5 采集光强出射口
6 光源安装入射孔
7 LED光源
8 第一螺纹孔
9 传感检测芯片感光面
10 传感检测芯片壳体
11 光强传输腔
12 方孔凹槽
13 方形通孔
14 检测信号线传输管
15 螺钉
16 第二螺纹孔
17 压条
18 圆形台
19 锥形体
20 探头体
21 环形边缘
22 锥形空心区域
23 椭圆形通孔
24 传感检测芯片
25 探头安装外壳
26 圆形安装孔
27 U形孔
28 探头
29 光源安装出射孔
30 发光点
31 光源固定孔
32 管脚
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步说明，但并不以此为限。
本实用新型的集成便携式LED光源检测器包括探头安装外壳25和嵌入其中的多个探头28，所述探头28包括探头体20和检测信号线传输管14。
如图1所示，为本实用新型的集成便携式LED光源检测器的探头的示意图，其包括探头体20和检测信号线传输管14。
如图2、图3以及图4所示，为本实用新型的探头体的剖面示意图和未安装光源与传感检测芯片的探头体的俯视示意图。其中，所述探头体包括出射光汇聚透镜1、压圈2、空心隔圈3、入射光聚光透镜4、采集光强出射口5、光源安装入射孔6、LED光源7、第一螺纹孔8、传感检测芯片感光面9、传感检测芯片壳体10、光强传输腔11、方孔凹槽12、方形通孔13、圆形台18、上下表面为圆形的锥形体19、环形边缘21、锥形空心区域22和光源固定孔31。
其中，所述探头体20上方布置有锥形体19，圆形台18设置在锥形体19的上方；圆形台18上设有方孔凹槽12，方孔凹槽12内对应设有方形通孔13；方孔凹槽12两端设有第一螺纹孔8。
所述锥形体19的锥形外侧壁设有光源安装入射孔6，所述光源安装入射孔6与水平面成30°到60°范围的夹角，光源安装入射孔6上方对应设有光源固定孔31。与光源安装入射孔6对应的锥形体19的内侧壁设有光源安装出射孔29。入射光汇聚透镜4设在光源安装入射孔6与光源安装出射孔29过渡处。所述光源安装出射孔29的深度为入射光汇聚透镜4的厚度的2倍。所述入射光汇聚透镜4上方安装有空心隔圈3，所述空心隔圈3的外圈直径等于光源安装入射孔6的孔径。空心隔圈3上方安装有LED光源7，且空心隔圈3的内圈直径小于LED光源7的直径。所述LED光源7上方安装压圈2，所述压圈2安装在光源固定孔31内，并将LED光源7固定在光源安装入射孔6内。
光源固定孔31、光源安装入射孔6与光源安装出射孔29三者同轴；所述光源固定孔31的直径大于光源安装入射孔6的直径，光源安装入射孔6的直径大于光源安装出射孔29的直径。
如图4与图5所示，为探头体20与检测信号传输管14结构分离图与本实用新型的光源与传感检测芯片安装示意图，其中，所述LED光源7的发光点30位于入射光聚光透镜4的焦点处，所述LED光源7为小功率的直径3mm或者5mm的不同波长的插针LED灯，所述传感检测芯片24为OPT系列光强传感器，光谱响应范围为400nm-1100nm.
所述探头体20的外部下方设有环形边缘21，锥形体19的内侧壁与环形边缘21形成锥形空心区域22。采集光强出射口5布置在锥形空心区域22的上端口处，采集光强出射口5上方开有深度在10mm到25mm范围的光强传输腔11。所述光强传输腔11下方安装有出射光汇聚透镜1，所述出射光汇聚透镜1直径等于光强传输腔11的孔径且大于采集光强出射口5的直径，出射光通过光强传输腔11沿着采集光强出射口5向上传输。光强传输腔11的顶端布置有传感检测芯片24，传感检测芯片感光面9与传感检测芯片壳体10集成到传感检测芯片24上，传感检测芯片感光面9与出射光汇聚透镜1的距离等于出射光汇聚透镜1的焦距。传感检测芯片24安装在方孔凹槽12中，传感检测芯片24引出的管脚32朝上。传感检测芯片感光面9与方形通孔13相对应，管脚32与后续电路进行连接。
其中，所述传感检测芯片感光面9为方形，对角线尺寸小于光腔传输腔11的直径，所述检测芯片壳体10为正方形，其边长大于光腔传输腔11的直径。
所述检测信号线传输管14包括螺钉15、第二螺纹孔16、压条17和椭圆形通孔23。
其中，检测信号线传输管14下端固定有压条17。压条17上设有用于放置管脚32的椭圆形通孔23。压条17的两端还分别设有第二螺纹孔16，通过螺钉15将第二螺纹孔16与圆形台18上布置的方孔凹槽12两端的第一螺纹孔8配合紧固，利用压条17压住传感检测芯片外壳10并使得检测信号线传输管14与圆形台18连接，进而使得检测信号线传输管14与探头体20连接，完成一个探头28的装配，传感检测芯片24将采集光强信号通过传感信号线传输管14进行传输。
如图6所示，为本实用新型的一个实施例的探头安装外壳25的示意图。所述探头安装外壳25具有多个圆形安装孔26和U形孔27。多个探头28啮合进探头安装外壳25中，每个探头28的检测信号线传输管14与探头安装外壳25的圆形安装孔26相配合，管脚32通过该圆形安装孔26与后面电路相连，LED光源7的引线通过探头安装外壳25上的U形孔27与后面电路连接。其中，每个探头28之间分别相差一定角度，且多个探头28底面所在的外圆彼此相切，并处于同一水平面，传感检测芯片24的传感检测芯片感光面9与环形边缘21底面的垂直距离为20mm-35mm；LED光源7与环形边缘21底面的垂直距离为15mm-30mm。
如图7所示，为根据本实用新型的一个实施例的多个探头啮合后的示意图。在该实施例中，以三个探头28啮合在一起为例，每个探头28分别选取6个不同波长的直径为5mm的LED作为光源7，并将合适尺寸和参数的入射光聚焦透镜4、空心隔圈3、压圈2装入光源安装入射孔6中，同时将合适尺寸的出射光聚光透镜1，传感检测芯片24装配入探头28中，将三个组装好的探头28以啮合连接的方式接入到探头安装外壳25中，保证三个探头28分别相差120°，且三个探头28的底面的外圆相切，并处于同一水平面；传感检测芯片感光面9与环形边缘21的底面的距离为20mm，光源安装入射孔6与水平面成45°角，LED光源7与环形边缘21的底面的垂直距离为15mm。
本实用新型的集成便携式LED光源检测器能够对同一样品的三个不同区域进行同时检测，其在使用时：
当知道要检测物质的特征波长后，选择相对应的含有特征波长的LED光源7依次安装于单个探头28内，检测时，依次点亮每个探头28内的相同波长的LED光源7，每个LED光源7发出的光通过入射光汇聚透镜4汇聚后照射到样本区域，产生漫反射光，所产生的漫反射光被出射光汇聚透镜1所接收并汇聚到传感检测芯片24的传感检测芯片感光面9上，利用后期的信号调理电路完成对光强的采集，并转换为相对应的电压值，作为后期的处理。由于不同物质的量所产生的反射光强不一样，因而在传感检测芯片24会检测到光强的变化，这些不同的光强变化进而转化为电压的变化，通过分析能够得出物质的量与电压之间的关系，进而可以建立电压与物质的量之间的数学模型，进行物质的量的无损检测。
在本实用新型的集成便携式LED光源检测器的设计中，探头体积小，可同时检测一个样本的三个不同区域，还根据要检测的物质的特征波长选择不同波长的LED作为光源，进行物质的检测，检测数目可以从1个波长到n个波长；知道要检测物质的特征波长是哪几个波段，更换该探头内的光源即可检测该物质的参数；若光源的波长范围，检测器不能响应，则可以更换探头的传感器。
Claims (6)
1.一种集成便携式LED光源检测器，其特征在于：
所述集成便携式LED光源检测器包括探头安装外壳(25)和嵌入其中的多个探头(28)，所述探头(28)包括探头体(20)和检测信号线传输管(14)；其中，
所述探头体(20)的外部上方布置有锥形体(19)，圆形台(18)设置在锥形体(19)的上方；圆形台(18)上设有方孔凹槽(12)，方孔凹槽(12)内对应设有方形通孔(13)，方孔凹槽(12)两端设有第一螺纹孔(8)；
所述锥形体(19)外侧壁上设有光源安装入射孔(6)；所述光源安装入射孔(6)的上方对应设有光源固定孔(31)，与光源安装入射孔(6)对应的锥形体(19)的内侧壁设有光源安装出射孔(29)，入射光汇聚透镜(4)设置在光源安装入射孔(6)与光源安装出射孔(29)的过渡处；所述入射光汇聚透镜(4)上方安装有空心隔圈(3)，所述空心隔圈(3)上方安装有LED光源(7)，所述LED光源(7)的发光点(30)位于入射光聚光透镜(4)的焦点处；
所述探头体(20)的外部下方设有环形边缘(21)，锥形体(19)的内侧壁与环形边缘(21)形成锥形空心区域(22)，采集光强出射口(5)布置在锥形空心区域(22)的上端口处，采集光强出射口(5)上方设置有光强传输腔(11)；所述光强传输腔(11)的下方安装有出射光汇聚透镜(1)，光强传输腔(11)的顶端布置有传感检测芯片(24)，传感检测芯片感光面(9)与传感检测芯片壳体(10)集成到传感检测芯片(24)上，传感检测芯片感光面(9)与出射光汇聚透镜(1)的距离等于出射光汇聚透镜(1)的焦距，传感检测芯片(24)被安装在方孔凹槽(12)中，传感检测芯片感光面(9)与方形通孔(13)相对应；
所述检测信号线传输管(14)下端布置有压条(17)，压条(17)上设有用于放置管脚(32)的椭圆形通孔(23)，压条(17)的两端还分别设有第二螺纹孔(16)，通过螺钉(15)将第二螺纹孔(16)与圆形台(18)上布置的第一螺纹孔(8)配合紧固。
2.如权利要求1所述的集成便携式LED光源检测器，其特征在于：所述光源安装出射孔(29)的深度为入射光汇聚透镜(4)的厚度的2倍。
3.如权利要求1或2所述的集成便携式LED光源检测器，其特征在于：所述LED光源(7)上方安装有压圈(2)，所述压圈(2)安装在光源固定孔(31)内，并将LED光源(7)固定在光源安装入射孔(6)内。
4.如权利要求1或2所述的集成便携式LED光源检测器，其特征在于：传感检测芯片(24)引出的管脚(32)与后续电路进行连接。
5.如权利要求1或2所述的集成便携式LED光源检测器，其特征在于：所述探头安装外壳(25)具有多个圆形安装孔(26)和U形孔(27)，多个探头(28)啮合进探头安装外壳(25)中，每个探头(28)的检测信号线传输管(14)与圆形安装孔(26)相配合，管脚(32)通过该圆形安装孔(26)与后面电路相连，LED光源(7)的引线通过探头安装外壳(25)侧壁上的U形孔(27)与后面电路连接。
6.如权利要求1或2所述的集成便携式LED光源检测器，其特征在于：所述光源安装入射孔(6)与水平面成30°到60°范围的夹角；光源固定孔(31)、光源安装入射孔(6)与光源安装出射孔(29)三者同轴；所述光源固定孔(31)的直径大于光源安装入射孔(6)的直径，光源安装入射孔(6)的直径大于光源安装出射孔(29)的直径。
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Cited By (1)
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| CN108593588A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-09-28 | 华中农业大学 | 一种便携式近红外水分检测仪及其数据采集探头 |
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2015
- 2015-06-23 CN CN201520433566.3U patent/CN204705582U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108593588A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-09-28 | 华中农业大学 | 一种便携式近红外水分检测仪及其数据采集探头 |
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