CN207730656U - 一种光栅分光的玉米光谱检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光栅分光的玉米光谱检测装置，包括：上位机、控制器、LED光源、电机、放大器和A/D转换器、样品盘，LED光源和样品盘之间设置用于接收并筛选LED光源的光线的第一透镜和第二透镜，还包括用于接收经过样品盘反射的光线并将其汇聚进入光纤组的第一聚光镜和第二聚光镜，与放大器电连接的并用于接收光纤组的光线的单色仪，放大器与A/D转换器电连接；上位机向控制器发送LED光源开启指令，第一透镜和第二透镜平行设置，检测装置纵向设置，使检测光线纵向发射，所述样品盘水平方向设置，并设置旋转机构，控制所述样品盘匀速旋转。本实用新型解决了红外检测装置光线波长范围宽泛，庞杂波长的光谱较多，混淆监测数据，准确度不高的问题。

Description

一种光栅分光的玉米光谱检测装置

技术领域

本实用新型涉及粮食、食品固体样品成分及含量分析技术领域，具体涉及一种光栅分光的玉米光谱检测装置。

背景技术

在测量谷物成分及含量时，通常采用简单的物理方法或者较为复杂的化学检测方法，化学检测方法测量时间长，且费时费力，物理方法需要破坏样本，容易造成环境污染，为弥补这一缺陷，国内外已经相继开发出了许多检测仪器，如远红外、中红外、近红外光谱检测仪等，通过监测红外光照射下样本粒子产生的振动光谱，分析确定谷物成分及含量，具有不破坏样品，不用试剂，不污染环境，便于操作等特点，现已广泛应用于食品检测领域。

现有的光谱类检测仪，光线波长范围宽泛，各透镜或聚光镜之间间距固定，监测某一样样品时，庞杂波长的光谱较多，混淆监测数据，使检测结果不明了，准确度不高，因此，无法获得准确的光谱强度数据。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种新型的，纵向设置的，光线波长范围针对性筛选的，多档可调的光栅分光的玉米光谱检测装置，检测目标精准，参数精准设置，检测结果快速准确。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种光栅分光的玉米光谱检测装置，包括：上位机，与上位机电连接的控制器，分别与控制器电连接的LED光源、电机、放大器和A/D转换器，与电机电连接的样品盘，LED光源和样品盘之间设置用于接收并筛选LED光源的光线的第一透镜和第二透镜，还包括用于接收经过样品盘反射的光线并将其汇聚进入光纤组的第一聚光镜和第二聚光镜，与放大器电连接的并用于接收光纤组的光线的单色仪，放大器与A/D转换器电连接；上位机向控制器发送LED光源开启指令，第一透镜和第二透镜平行设置，检测装置纵向设置，使检测光线纵向发射，所述样品盘水平方向设置，并设置旋转机构，控制所述样品盘匀速旋转。

进一步的，第一透镜和所述LED光源的相对位移可移动，控制所述LED光源光线进入第一透镜的光线量。

进一步的，第二透镜与所述样品盘之间的距离可调节，再次选择进入样品盘的光线波长。

进一步的，第一聚光镜和第二聚光镜的横向位移和纵向位移，相对可以调动。

进一步的，放大器采用AD8250芯片。

进一步的，A/D转换器采用LTC1609芯片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:

第二透镜把经过第一透镜的光线部分分散，留下检测玉米成分需要的较窄的光谱波长，使检测装置针对玉米的检测数据更精准，更快速，检测装置纵向设置，样品盘水平设置使待检测样品在旋转机构的旋转作用和自重情况下，样品分布更均匀，检测装置的检测光线更更有效的投射样品，使检验结构更准确。控制器按接收到的LED光源开启指令开启LED光源，LED光源的光经过第一透镜汇聚后转换成平行光照射第二透镜上，经第二透镜选择部分波长光线照在样品盘上，光线在样品盘和第一聚光镜和第二聚光镜之间发生漫反射后，第一聚光镜和第二聚光镜将携带丰富的样本信息的光线汇聚至光纤组上，经过光纤组无损高保真传导至单色仪中，光线经过单色仪处理后转换为弱电信号传入放大器中，放大器接收弱电信号并对其进行运算放大后传入A/D转换器中，A/D转换器将模拟信号转换为数字信号传递给控制器，通过上位机读取光谱数据，利用上位机中的光谱处理分析软件对接收到光谱数据进行分析处理，实现样品的定量分析。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

其中，1-上位机；2-控制器；3-LED光源；4-电机；5-放大器；6-A/D转换器；7-样品盘；8-第一透镜；9-第二透镜；10-第一聚光镜；11-第二聚光镜；12-光纤组；13-单色仪。

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描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型的一种光栅分光的玉米光谱检测装置，包括：上位机1，与上位机1电连接的控制器2，分别与控制器2电连接的LED光源3、电机4、放大器5和A/D转换器6，与电机4电连接的样品盘7，LED光源3和样品盘7之间设置用于接收并筛选LED光源3的光线的第一透镜8和第二透镜9，还包括用于接收经过样品盘7反射的光线并将其汇聚进入光纤组12的第一聚光镜10和第二聚光镜11，与放大器5电连接的并用于接收光纤组12的光线的单色仪13，放大器5与A/D转换器6电连接；放大器5采用AD8250芯片，具有高速、增益可变及低噪声等特点，A/D转换器6采用LTC1609芯片，电机4采用35BYGH28-0504步进电机4，具有结构稳定、运行精确等特点。上位机1向控制器2发送LED光源3开启指令，第一透镜8和第二透镜9平行设置，第二透镜9把经过第一透镜8的光线部分分散，留下检测玉米成分需要的较窄的光谱波长，使检测装置针对玉米的检测数据更精准，更快速，检测装置纵向设置，使检测光线纵向发射，所述样品盘7水平方向设置，并设置旋转机构，控制所述样品盘7匀速旋转。检测装置纵向设置，样品盘7水平设置使待检测样品在旋转机构的旋转作用和自重情况下，样品分布更均匀，检测装置的检测光线更更有效的投射样品，使检验结构更准确。控制器2按接收到的LED光源3开启指令开启LED光源3，LED光源3的光经过第一透镜8汇聚后转换成平行光照射第二透镜9上，经第二透镜9选择部分波长光线照在样品盘7上，光线在样品盘7和第一聚光镜10和第二聚光镜11之间发生漫反射后，第一聚光镜10和第二聚光镜11将携带丰富的样本信息的光线汇聚至光纤组12上，经过光纤组12无损高保真传导至单色仪13中，光线经过单色仪13处理后转换为弱电信号传入放大器5中，放大器5接收弱电信号并对其进行运算放大后传入A/D转换器6中，A/D转换器6将模拟信号转换为数字信号传递给控制器2，通过上位机1读取光谱数据，利用上位机1中的光谱处理分析软件对接收到光谱数据进行分析处理，实现样品的定量分析。

本实施方式中利用光栅通过光的相干叠加分别读取不同波长下的光谱强度数据，光栅主要起到波长选择的作用，充分保障了光谱信息的充实性及完整性，且通过本实用新型的纵向设置的，光线波长范围针对性筛选的，多档可调的结构设置，更是极大的减少了杂散光的影响，提升弱信号检测的准确性，使光谱强度数据具有良好的稳定性及准确性。

本实施方式中，控制器2是一种微型小系统计算机控制模块，即微控芯片，具体采用STM32F103ZET6芯片，光谱数据的采集、对比、测量及分析仪的动作控制都通过上位机1控制控制器2来实现。

本实用新型的光栅分光的玉米光谱检测装置的工作过程如下：

上位机1向控制器2发送LED光源3开启指令，控制器2按照接收到的LED光源3开启指令开启光源，卤素灯LED光源3发出的光经过第一透镜8汇聚后转换成平行光照射第二透镜9上，经第二透镜9选择部分波长光线照在样品盘7上，光线在样品盘7和第一聚光镜10和第二聚光镜11之间发生漫反射后，第一聚光镜10和第二聚光镜11将携带丰富的样本信息的光线汇聚至光纤组12上，经过光纤组12无损高保真传导至单色仪13中，即携带有样品信息的光线经过光纤传导后由光纤入射孔高保真无损入射至光路系统的腔体内，携带样品信息的光线由光纤入射孔入射至单色仪的第一反射镜上，第一反射镜将光线准直成平行光入射至单色仪的光栅上，平行光经光栅分光后转换为不同波长下的光照射在单色仪的第二反射上，第二反射镜将各波长下的光谱数据汇聚至单色仪的探测器上，探测器将接收到的光谱数据转换为弱电信号并由单色仪的USB接口直接导出，放大器5接收弱电信号并对其进行运算放大后传入A/D转换器6中，A/D转换器6将模拟信号转换为数字信号传递给控制器2，通过上位机1读取光谱数据，利用上位机1中的光谱处理分析软件对接收到光谱数据进行分析处理，实现样品的定量分析。

本实用新型的光栅分光的玉米光谱检测装置在测量的过程中，上位机1向控制器2发送启动电机4的命令，控制器2按照接收到的控制指令启动电机4，此时，电机4带动样品盘7匀速转动，使得样品盘7中的样品由于颗粒大小、形状和分布不同而产生的光谱吸收差异通过多次测量而消除，得到更为准确的测量结果，在整个测量过程中，电机4在控制器2的信息实时传递及调控下精确运行。

本实用新型的光光栅分光的玉米光谱检测装置在测量的过程中，对特定的样品体系，近红外光谱特征峰的差别并不明显，需要通过光谱的处理减少以消除各方面因素对光谱信息的干扰，再从差别甚微的光谱信息中提取样品的定量信息。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光栅分光的玉米光谱检测装置，其特征在于，包括：上位机，与上位机电连接的控制器，分别与控制器电连接的LED光源、电机、放大器和A/D转换器，与电机电连接的样品盘，LED光源和样品盘之间设置用于接收并筛选LED光源的光线的第一透镜和第二透镜，还包括用于接收经过样品盘反射的光线并将其汇聚进入光纤组的第一聚光镜和第二聚光镜，与放大器电连接的并用于接收光纤组的光线的单色仪，所述放大器与A/D转换器电连接；所述上位机向控制器发送LED光源开启指令，所述第一透镜和所述第二透镜平行设置，检测装置纵向设置，使检测光线纵向发射，所述样品盘水平方向设置，并设置旋转机构，控制所述样品盘匀速旋转。

2.根据权利要求1所述的光栅分光的玉米光谱检测装置，其特征在于，所述第一透镜和所述LED光源的相对位移可移动，控制所述LED光源光线进入所述第一透镜的光线量。

3.根据权利要求1所述的光栅分光的玉米光谱检测装置，其特征在于，所述第二透镜与所述样品盘之间的距离可调节，再次选择进入所述样品盘的光线波长。

4.根据权利要求1所述的光栅分光的玉米光谱检测装置，其特征在于，所述第一聚光镜和所述第二聚光镜的横向位移和纵向位移，相对可以调动。

5.根据权利要求1所述的光栅分光的玉米光谱检测装置，其特征在于，所述放大器采用AD8250芯片。

6.根据权利要求1至5任一项所述的光栅分光的玉米光谱检测装置，其特征在于，所述A/D转换器采用LTC1609芯片。