CN211905086U - 一种近红外成分识别仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及近红外光谱技术领域，提供一种近红外成分识别仪，包括：壳体和光路结构，所述光路结构安装于所述壳体。所述光路结构包括光源、光电采集器、混光板以及第一红外窗片，所述光源、所述光电采集器以及所述混光板均收容于所述壳体的内部，所述第一红外窗片安装于所述壳体的外部，所述光源和所述光电采集器均设于所述混光板的一侧，所述第一红外窗片设于所述混光板的另一侧，采用一体化设计提供光源和光电采集器安装结构，简化光路结构设计，缩减体积。

Description

一种近红外成分识别仪

【技术领域】

本实用新型涉及近红外(Near Infrared，NIR)光谱技术领域，特别涉及一种近红外成分识别仪。

【背景技术】

近红外光谱分析技术是一种快速检测技术，采用化学计量学方法分析物体的近红外光谱，可以对物体的化学主成份以及物理形态信息进行定性和定量的分析。近红外成分识别仪可通过光源朝待测物发射光束，并通过光谱采集器采集待测物反射的近红外光谱信号，利用不同的待测物成分对近红外光谱的不同吸收特性，快速地进行物质成分的在线无损检测，在仪器、设备行业应用广泛。目前的近红外成分识别产品往往采用独立的光源和光电采集器分开安装设计，光路设计结构复杂，体积较大。

【实用新型内容】

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种近红外成分识别仪，能够实现体积紧凑。

本实用新型实施例解决其技术问题采用以下技术方案：

提供一种近红外成分识别仪，包括：

壳体；

光路结构，所述光路结构安装于所述壳体，所述光路结构包括光源、光电采集器、混光板以及第一红外窗片，所述光源、所述光电采集器以及所述混光板均收容于所述壳体的内部，所述第一红外窗片安装于所述壳体的外部，所述光源和所述光电采集器均设于所述混光板的一侧，所述第一红外窗片设于所述混光板的另一侧。

可选地，所述光路结构还包括第二红外窗片，所述第二红外窗片设于所述光电采集器与所述混光板之间，所述第二红外窗片设于所述混光板与所述光电采集器之间。

可选地，所述光路结构还包括第一反光杯，所述第一反光杯设于所述光源与所述混光板之间。

可选地，所述光路结构还包括第二反光杯，所述第二反光杯设于所述混光板与所述第一红外窗片之间。

可选地，所述光路结构还包括第三反光杯，所述第三反光杯设于所述光电采集器与所述混光板之间。

可选地，所述光源和所述光电采集器安装于同一平面，所述光源与所述第一红外窗片平行设置。

可选地，所述光源和所述光电采集器安装于不同平面，所述光源与所述第一红外窗片之间呈夹角设置。

可选地，所述混光板的端面覆盖所述光电采集器，且所述光源发射的光束透过所述第一红外窗片投射至被测对象，经所述被测对象反射后再透过所述混光板被所述光电采集器采集。

可选地，所述壳体设有安装槽、出射槽以及红外槽，所述安装槽设于所述壳体的一端，所述安装槽、所述出射槽以及所述红外槽依次连通；

所述光源与所述光电采集器均设于所述安装槽背离所述出射槽的一端，所述混光板设于所述安装槽朝向所述出射槽的一端，所述第一红外窗片安装于所述红外槽。

可选地，所述近红外成分识别仪还包括电路板，所述电路板收容于所述壳体内部；

所述光源与所述光电采集器分别与所述电路板连接。

与现有技术相比较，本实用新型的实施例中，所述光源、所述光电采集器以及所述混光板均收容于所述壳体的内部，所述第一红外窗片安装于所述壳体的外部，所述光源和所述光电采集器设于所述混光板的一侧，所述第一红外窗片设于所述混光板的另一侧，所述光源发射光束透过所述第一红外窗片投射至被测对象，光束经过反射后依次透过所述第一红外窗片、所述混光板后被所述光电采集器接收，本实施例中采用一体化设计提供光源和光电采集器安装结构，简化光路结构设计，缩减体积。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型其中一实施例提供的一种近红外成分识别仪的结构示意图；

图2为图1所示的近红外成分识别仪的爆炸图；

图3为图1所示的近红外成分识别仪的的壳体的结构示意图；

图4为图1所示的壳体的第一壳体的结构示意图；

图5为图1所示的近红外成分识别仪的剖面图；

图6为图1所示的近红外成分识别仪的光路结构的结构示意图；

图7为另一实施例提供的近红外成分识别仪的光路结构的结构示意图；

图8为另一实施例提供的近红外成分识别仪的光路结构的结构示意图；

图9为另一实施例提供的近红外成分识别仪的光路结构的结构示意图；

图10为另一实施例提供的近红外成分识别仪的光路结构的结构示意图；

图11为另一实施例提供的近红外成分识别仪的光路结构的结构示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请一并参阅图1和图2，本实用新型的实施例1提供一种近红外成分识别仪100，包括：壳体10、光路结构20以及电路板30，所述光路结构20安装于所述壳体10，所述电路板30收容于所述壳体10内，所述光路结构20与所述电路板30连接。

请一并参阅图3和图4，所述壳体10包括第一壳体11和第二壳体12，所述第一壳体11与所述第二壳体12连接。所述第一壳体11和所述第二壳体12均全部或部分采用金属材质或表面金属化工艺的塑料材质，所述第一壳体11和所述第二壳体12分别通过铸造、注塑等一体成型的方法制造。

所述第一壳体11包括基部110、环形部112以及延伸部114。所述环形部112的一端连接于所述基部110，所述延伸部114自所述基部110朝向背离所述环形部112的一端凸起。所述基部110为圆形平板状，所述环形部112为圆环状，所述基部110与所述环形部112的一端连接，所述基部110和所述环形部112围合形成收容腔116，所述电路板30收容于所述收容腔116内。所述环形部112的另一端与所述第二壳体12连接，所述第二壳体12封闭所述收容腔116的腔口。可以理解的是，在一些其他实施例中，所述基部110和所述环形部112的形状可以根据实际需求设置，比如所述基部110可以设置为矩形板状、三角形板状等，所述环形部112可以设置为矩形环形、三角形环状等。

所述基部110上设有安装槽1100，所述安装槽1100与所述收容腔116背离所述第二壳体11的一端连通，所述安装槽1100呈阶梯状。所述延伸部114上设有出射槽1140和红外槽1142，所述出射槽1140连通于所述安装槽1100与所述红外槽1142之间，所述红外槽1142设于所述延伸部114背离所述基部110的一端，所述安装槽1100、所述出射槽1140以及红外槽1142将所述收容腔116与外部连通。所述出射槽1140呈梯台状，所述出射槽1140背离所述安装槽1100的一端为大端。

所述第二壳体12呈板状，所述第二壳体12的横截面形状与所述收容腔116的横截面形状适配，所述第二壳体12连接于所述环形部112背离所述基部110的一端，用于封闭所述收容腔116。

请一并参阅图5和图6，所述光路结构20包括光源21、光电采集器22、混光板23以及第一红外窗片24，所述光源21、所述光电采集器22以及所述混光板23均收容于所述壳体10的内部，所述第一红外窗片24安装于所述壳体10的外部。所述光源21和所述光电采集器22均设于所述混光板23的一侧，所述第一红外窗片24设于所述混光板23的另一侧。所述光源21用于朝向所述第一红外窗片24的方向发射光束，且光束透过所述第一红外窗片24投射至被测对象。所述光电采集器22用于采集由被测对象反射的光束的光谱数据，并将光谱数据传输给数据处理器。所述混光板23用于对通过的光束进行均匀化处理。所述第一红外窗片24用于对通过的光束中的预设波段之外的频段进行吸收或阻断。

所述光源21和所述光电采集器22均安装设于所述安装槽1100背离所述出射槽1140的一端，所述光源21与所述光电采集器22设于同一个平面，所述光源21和所述光电采集器22分别连接所述电路板30。所述混光板23设于所述安装槽1100朝向所述出射槽1140的一端，所述混光板23与所述光源21以及所述光电采集器22平行设置。所述混光板23的端面覆盖所述光源21与所述光电采集器22，其中，所述混光板23的端面为光束通过的表面。所述第一红外窗片24安装于所述红外槽1142，所述第一红外窗片24与所述光源21平行设置。

在一些其他实施例中，所述光路结构20还包括所述第一反光杯25以及所述第二红外窗片26，所述第一反光杯25与所述第二红外窗片26均设于所述安装槽1100内。所述第一反光杯25设于所述光源21与所述混光板23之间，所述第一反光杯25呈梯台状或锥台状，所述第一反光杯25的小端连接所述光源21。所述第二红外窗片26设于所述光电采集器22与所述混光板23之间，较优地，所述第二红外窗片26抵接所述混光板23，以便于所述第二红外窗的安装定位。

所述光源21可以由钨丝灯、LED等组成，为检测过程提供照射被测对象200的稳定受控的预设光谱来源，所述光源21可通过印刷电路板工艺安装在所述电路板30上，也可以安装在其他合适的结构上并通过引线等方式与所述电路板30进行电气连接。

所述光电采集器22是可以完成光电转换的半导体器件，所述光电采集器22与所述电路板30电气连接。所述光电采集器22可以是单一功能器件，也可以是多个单一功能器件的矩阵，其中，每个单一功能器件只对某一特定波长或某一特定波长范围的光照敏感，获得对预设波长光照或预设波段光照强度等参数的数据采集。所述电路板30上集成有数据处理器、供电电路等电子器件，所述数据处理其用于处理所述光电采集器22采集的光谱信号，所述供电电路用于为所述电路板30供电。

所述混光板23是可以对通过的光进行均匀化处理的光学构件，其材质以半透处理过的铁氟龙、PMMA等光学性质稳定的材料为主。较优地，所述混光板23的厚度在100um～2mm之间。

所述第一红外窗片24和所述第二红外窗片26均为可以透射预设频谱波段的红外光波，且对该预设波段之外的频段进行较高程度的吸收或阻断的光学构件。所述第一红外窗片24和所述第二红外窗片26可以采用CaF2玻璃、镀膜石英或者某些特定型号的镀膜有机玻璃等材质。

所述第一反光杯25采用高红外反射材料构件制成，或者在其他常规材料上设置高红外发射材料镀层制成。所述第一反光杯25反射光束，从而保证所述光路结构20的有效光通量。

所述光路结构20工作时，所述光源21发射出光束，光束透过所述混光板23经过所述出射槽1140，再透过所述第一红外窗片24投射至被测对象200，光束经被测对象200反射后透过所述第一红外窗片24反射至所述出射槽1140，在依次透过所述混光板23和所述第二红外窗片26后被所述光电采集器接收。

所述光源21和所述光电采集器22共面安装，可以使得安装便捷，生产工艺简单，并且，所述光源21发射的光束以及所述光电采集器23采集的光束均通过所述混光板23得到均匀化处理，使得光的分布更均匀，有利于抑制光不均导致的误报。

请参阅图7，在一些其他实施例中，所述光源21与所述光电采集器22也可以不设于同一个平面。所述光源21与所述第一红外窗片24之间设有夹角，可以增加反射后到达所述光电采集器22的总有效光通量，从而提高信噪比。其中，信噪比的是指在光有效带宽为0.1nm内光信号功率和噪声功率的比值。

请参阅图8，在一些其他实施例中，所述混光板23的端面仅覆盖所述光电采集器22，所述光源21发射的光束不经过所述混光板23而直接透过所述第一红外窗片24投射至被测对象200，光束经被测对象200反射后依次透过所述第一红外窗片24和所述混光板23后被所述光电采集器22接收。光路中的光束只需经过一次混光板，可减少有效光强损失和混光板引入干扰的强度，有助于提高信噪比。

请参阅图9，在一些其他实施例中，所述光路结构20还包括第二反光杯27。所述第二反光杯27安装于所述出射槽1140内，所述第二反光杯27设于所述混光板23与所述第一红外窗片24之间。所述第二反光杯27的结构与所述第一反光杯25的结构相似，所述第二反光杯27呈梯台状或锥台状，所述第二反光杯27的小端与所述安装槽1100连接，所述第二反光杯27的大端与所述第一红外窗片24连接。其中，所述第二反光杯27采用高红外反射材料构件制成，或者在其他常规材料上设置高红外发射材料镀层制成。双反光杯设计可以进一步增加反射后到达光电采集器的总有效光通量，提高信噪比。

请一并参阅图10和图11，在一些其他实施例中，所述光路结构20还包括第三反光杯28，所述第三反光杯28设于所述光电采集器22与所述混光板23之间。所述第三反光杯28的结构与所述第一反光杯25的结构相似，所述第三反光杯28呈梯台状或锥台状，所述第三反光杯28的小端与所述光电采集器22连接，所述第三反光杯28的大端与所述混光板23连接。其中，所述第三反光杯28采用高红外反射材料构件制成，或者在其他常规材料上设置高红外发射材料镀层制成。三反光杯设计可以再进一步增加反射后到达光电采集器22的总有效光通量，提高信噪比。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种近红外成分识别仪，其特征在于，包括：

壳体；

光路结构，所述光路结构安装于所述壳体，所述光路结构包括光源、光电采集器、混光板以及第一红外窗片，所述光源、所述光电采集器以及所述混光板均收容于所述壳体的内部，所述第一红外窗片安装于所述壳体的外部，所述光源和所述光电采集器均设于所述混光板的一侧，所述第一红外窗片设于所述混光板的另一侧。

2.根据权利要求1所述的近红外成分识别仪，其特征在于，所述光路结构还包括第二红外窗片，所述第二红外窗片设于所述光电采集器与所述混光板之间，所述第二红外窗片设于所述混光板与所述光电采集器之间。

3.根据权利要求1所述的近红外成分识别仪，其特征在于，所述光路结构还包括第一反光杯，所述第一反光杯设于所述光源与所述混光板之间。

4.根据权利要求1所述的近红外成分识别仪，其特征在于，所述光路结构还包括第二反光杯，所述第二反光杯设于所述混光板与所述第一红外窗片之间。

5.根据权利要求1所述的近红外成分识别仪，其特征在于，所述光路结构还包括第三反光杯，所述第三反光杯设于所述光电采集器与所述混光板之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的近红外成分识别仪，其特征在于，所述光源和所述光电采集器安装于同一平面，所述光源与所述第一红外窗片平行设置。

7.根据权利要求1-5任一项所述的近红外成分识别仪，其特征在于，所述光源和所述光电采集器安装于不同平面，所述光源与所述第一红外窗片之间呈夹角设置。

8.根据权利要求1-5任一项所述的近红外成分识别仪，其特征在于，所述混光板的端面覆盖所述光电采集器，且所述光源发射的光束透过所述第一红外窗片投射至被测对象，经所述被测对象反射后再透过所述混光板被所述光电采集器采集。

9.根据权利要求1所述的近红外成分识别仪，其特征在于，所述壳体设有安装槽、出射槽以及红外槽，所述安装槽设于所述壳体的一端，所述安装槽、所述出射槽以及所述红外槽依次连通；

所述光源与所述光电采集器均设于所述安装槽背离所述出射槽的一端，所述混光板设于所述安装槽朝向所述出射槽的一端，所述第一红外窗片安装于所述红外槽。

10.根据权利要求1所述的近红外成分识别仪，其特征在于，所述近红外成分识别仪还包括电路板，所述电路板收容于所述壳体内部；

所述光源与所述光电采集器分别与所述电路板连接。

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