CN206321344U - 一种光谱传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光谱传感器，包括：外壳、PCBA板、单色光光板、隔板、三棱镜、探测器和视窗；所述单色光光板一端与PCBA板连接，另一端深入外壳内部，所述单色光光板为阶梯状，包括上下两端的横板以及中间连接两横板的斜板，所述斜板的底部设有若干个成阵列排布的单色光发射器；所述探测器设置在下端横板的底部；所述隔板设置在单色光光板底部；所述三棱镜设置在隔板底部；所述视窗设置在三棱镜下方；所述单色光板、外壳和视窗形成一封闭空间。本实用新型通过本实用新型提供了一种便携式光谱传感器，该实用新型结构紧凑、设计合理、使用方便，解决了传统方法的送检时间久、成本高、体积大等问题，提高测试精度。

Description

一种光谱传感器

技术领域

本实用新型涉及光谱检测设备领域，尤其涉及一种通过棱镜色散成像的光谱传感器。

背景技术

成像光谱技术集光学、光谱学、精密机械、电子技术及计算机技术于一体，是在多学科交叉融合基础上的创新。成像光谱技术能够获得被测目标的二维空间性息和一维光谱信息，得到的图像数据被称为数据立方体，是一种新型的多维信息获取技术。近年来，由于环境检测、生物医学、科技农业、军事分析以及工业流程监控等一些需要现场实时检测的应用领域的现代化发展，成像光谱技术被广泛运用于这些领域。

然而，目前实验室中常常使用到的大型光谱仪存在体积庞大，不便于携带；送检时间长久，检测成本高的问题，已难以满足上述实际使用需求。开发便携式小型光谱仪器产品具有重要的实际意义以及广阔的市场前景。其中，如何研究出稳定性高、能量利用率高、自由光谱范围宽、成像质量好，且结构紧凑体积小的棱镜色散型成像光谱仪器产品一直是成像光谱技术中的重点。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种光谱传感器。

本实用新型的技术方案如下：一种光谱传感器，包括：外壳、PCBA板、单色光光板、隔板、三棱镜、探测器和视窗；所述单色光光板一端与PCBA板连接，另一端居于外壳内部中间；所述隔板设置在单色光光板底部；所述三棱镜设置在隔板底部；所述视窗设置在三棱镜下方；所述单色光光板底部还设有探测器；所述单色光光板、外壳和视窗形成一封闭空间；所述单色光光板底面设有若干单色光发生器，单色光发生器发射的光穿过隔板，经三棱镜的反光面反射到视窗，由视窗外的被测物体漫反射到探测器。

进一步地，所述单色光光板为阶梯状，包括上下两端的横板以及中间连接两横板的斜板，若干单色光发射器设置在斜板的底部；所述外壳、视窗以及单色光光板的斜板和横板形成一封闭空间，所述探测器嵌入横板的底部之中。

进一步地，所述隔板包括上端的斜板与下端水平放置的横板，所述隔板的斜板上设有若干个可与单色光发射器嵌合的通孔；所述隔板的横板上设有可与探测器嵌合的通孔。

进一步地，所述三棱镜的侧面分别为第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述三棱镜的第一侧面紧贴隔板的斜板，第二侧面紧贴外壳内壁。

进一步地，所述三棱镜为等腰直角三棱镜，所述第一侧面与第三侧面分别为两直角边所对应的面，所述第二侧面为直角斜边对应的面。

进一步地，光谱传感器还包括一个温度传感器，所述温度传感器设置在单色光光板底部。

进一步地，所述外壳内壁上设有固定单色光光板、隔板与三棱镜的凸棱。

进一步地，所述三棱镜的第二侧面上镀有反光材质。

进一步地，所述外壳内壁为不透光材质。

进一步地，所述视窗为石英玻璃。

采用上述方案，本实用新型提供了一种便携式光谱传感器，该实用新型结构紧凑，设计合理，使用方便，并使用LED灯作为单色光源发射器，只要将待检测物品放置在视窗之下，即可分析得出待测物品材质结果，解决了传统方法的送检时间久、成本高、体积大等问题。本实用新型还包括一温度传感器，能检测测试环境的温度，并以此温度为参数修正测试结果，提高测试精度。

附图说明

图1为本实用新型的拆解图；

图2为本实用新型的剖视图；

图3为本实用新型部分结构示意图；

图4为本实用新型的光路图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1至图3所示，本实用新型提供一种光谱传感器，包括：外壳1、PCBA板2、单色光光板3、隔板4、三棱镜5、探测器7和视窗6。所述外壳1为上下贯通的立方体，所述外壳1内壁为不透光的材质，外壳1内壁上设有将单色光光板3、隔板4与三棱镜5固定在一起的凸棱，外壳1底部设有视窗6，所述视窗6为石英玻璃。所述单色光光板3、外壳1和视窗6形成一封闭空间。

具体而言，所述单色光光板3一端与PCBA板2连接，另一端深入外壳1内部。所述单色光光板3为阶梯状，包括上下两端的横板以及中间连接两横板的斜板，所述斜板的底部设有14个单色光发射器31，所述单色光发射器31为LED单色光发射器31；所述探测器7设置在下端横板的底部；所述外壳1、视窗6以及单色光光板3的斜板和横板形成一封闭空间。

光谱传感器还包括1个温度传感器8，所述温度传感器8设置在单色光光板3底部，与单色光发射器31阵列排布。其中，1个温度传感器8排列在中间位置，14个单色光发射器31环绕1个温度传感器8。温度传感器8能检测测试环境的温度，光谱传感器以此温度为参数修正测试结果。

所述隔板4设置在单色光光板3底部，并紧贴单色光光板3；所述隔板4包括上端的斜板与下端水平放置的横板，组装好后，隔板4的斜板紧贴单色光光板3，隔板4的横板紧贴单色光光板3。所述隔板4的斜板上设有可与单色光发射器31嵌合的通孔；所述隔板4的横板上设有可与探测器7嵌合的通孔。组装好后，单色光发射器31与探测器7。通过隔板4可将多个单色光发射器31和探测器7固定集成在一起。

所述三棱镜5设置在隔板4底部，视窗6的上方；所述三棱镜5的侧面分别为第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述三棱镜5的第一侧面紧贴隔板4的斜板，第二侧面紧贴外壳1内壁。所述三棱镜5为等腰直角三棱镜5，所述第一侧面与第三侧面分别为两直角边所对应的面，所述第二侧面为直角斜边对应的面。所述第二侧面上镀有反光材质。

本实用新型工作原理：

参照图1至图4所示，本实用新型基于单色光光板3上的每个单色光发射器31的光谱发射特性，由单色光发射器31发射一个序列的光谱到测量的样品的表面，来绘制一个结构化的模式光，由表面反射的散射光提供了一个测量的反射量供光谱传感器计算并检测。

具体而言，单色光发射器31发出的单色光穿过三棱镜5的第一侧面进入三棱镜5内部，并投射在第二侧面上。由于第二侧面的表面上镀有反光材质，因此单色光在第二侧面发生反射，并从第三侧面投射出来。从第三侧面投射出来的单色光发生了折射，形成了折射光。

将待检测物体9放在视窗6的底部，折射光透过视窗6，在待检测物体9表面发生漫反射后又被探测器7接收。PCBA板2中的处理器收集检测数据，并计算出被测物体为什么材质。单色光光板3底部还设有一个温度传感器，温度传感器能检测测试环境的温度，并反馈给PCBA板2中的处理器，光谱传感器以此温度为参数修正测试结果，使测试结果更加精确。

综上所述，本实用新型提供了一种便携式光谱传感器，该实用新型结构紧凑，设计合理，使用方便，并使用LED灯作为单色光源发射器，只要将待检测物体放置在视窗之下，即可分析得出待测物体材质结果，解决了传统方法的送检时间久、成本高、体积大等问题。本实用新型还包括一温度传感器，能检测测试环境的温度，并以此温度为参数修正测试结果，提高测试精度。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光谱传感器，其特征在于，包括：外壳、PCBA板、单色光光板、隔板、三棱镜、探测器和视窗；所述单色光光板一端与PCBA板连接，另一端居于外壳中间；所述隔板设置在单色光光板底部；所述三棱镜设置在隔板底部；所述视窗设置在三棱镜下方，并设置在外壳的底部；所述单色光光板底部还设有探测器；所述单色光光板、外壳和视窗形成一封闭空间；所述单色光光板底面设有若干单色光发生器，单色光发生器发射的光穿过隔板，经三棱镜的反光面反射到视窗，由视窗外的被测物体漫反射到探测器。

2.根据权利要求1所述的光谱传感器，其特征在于，所述单色光光板为阶梯状，包括上下两端的横板以及中间连接两横板的斜板，所述若干个单色光发射器设置在斜板的底部；所述外壳、视窗以及单色光光板的斜板和横板形成一封闭空间，所述探测器嵌入横板的之中。

3.根据权利要求2所述的光谱传感器，其特征在于，所述隔板包括上端的斜板与下端水平放置的横板，所述隔板的斜板上设有若干个可与单色光发射器嵌合的通孔；所述隔板的横板中间设有可与探测器嵌合的通孔。

4.根据权利要求3所述的光谱传感器，其特征在于，所述三棱镜的侧面分别为第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述三棱镜的第一侧面紧贴隔板的斜板，第二侧面紧贴外壳内壁。

5.根据权利要求4所述的光谱传感器，其特征在于，所述三棱镜为等腰直角三棱镜，所述第一侧面与第三侧面分别为两直角边所对应的面，所述第二侧面为直角斜边对应的面。

6.根据权利要求4所述的光谱传感器，其特征在于，所述三棱镜的第二侧面上镀有反光材质。

7.根据权利要求1所述的光谱传感器，其特征在于，该光谱传感器还包括一温度传感器，所述温度传感器设置在单色光光板底部。

8.根据权利要求1所述的光谱传感器，其特征在于，所述外壳内壁上设有固定单色光光板、隔板与三棱镜的凸棱。

9.根据权利要求1所述的光谱传感器，其特征在于，所述外壳内壁为不透光材质。

10.根据权利要求1所述的光谱传感器，其特征在于，所述视窗为石英玻璃。