CN215893786U - 便携式光谱仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种便携式光谱仪，包括：外壳、设置在外壳一端上的通光孔、设置在外壳内部的第一光源组、设置在外壳另一端内部的电控单元、设置在外壳内部的分光探测单元，通光孔、第一光源组、分光探测单元依次设置，分光探测单元用于将入射至便携式光谱仪的光束分光，形成分光光束，并根据接收的分光光束形成待测物的光谱信号。本实用新型公开的便携式光谱仪将反射光谱的测量和透射光谱的测量分为可拆卸的两个部分，进一步缩小了便携式光谱仪的体积，有利于便携式光谱仪的小型化；且能够同时实现对反射光谱和透射光谱的测量；自带校准白板，通过校准提高检测精度。

Description

便携式光谱仪

技术领域

本实用新型涉及光电检测的技术领域，具体的涉及一种便携式光谱仪。

背景技术

光谱技术作为光学实验的基石，在灯光测试、食品检测、化学分析、医学诊断等领域都发挥重要作用。光谱仪(Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光束。传统大型光谱仪十分笨重，无法满足人们携带光谱仪实时实地对目标样品进行检测的需求，而且对工作环境条件(温度、湿度、振动、电磁干扰等)要求严格。因此对便携式光谱仪的需求日益增长。市面上常见的便携式光谱仪往往只能检测反射光谱或透射光谱，这样单一的测量方式不能满足实际需求。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种便携式光谱仪，以解决现有技术缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种便携式光谱仪，包括：外壳、通光孔、第一光源组、电控单元，其特征在于，还包括分光探测单元、透射光谱检测单元。

所述电控单元设置在所述外壳内部用于控制所述便携式光谱仪的供电、所述第一光源组的工作状态、所述分光探测单元的信号采集。

所述第一光源组发出光束，所述光束穿过设置在所述分光探测单元探测方向上的所述通光孔照射在待测物上，所述光束经所述待测物反射经所述通光孔入射至所述分光探测单元，所述分光探测单元将接收所述光束进行分光并形成待测物的反射光谱信号。

所述透射光谱检测单元包括设置在透射光谱检测单元一端的探针组、设置在透射光谱检测单元另一端的远离所述探针组的第二光源组、设置在所述探针组和所述第二光源组之间的样品池。

所述透射光谱检测单元通过所述探针组与所述电控单元电气连接，所述第二光源组用于发射照射所述待测物的光束，所述样品池用于放置所述待测物。

所述第二光源组发出光束，所述光束透射至放置在所述样品池的待测物，所述光束经所述待测物透射后穿过所述通光孔入射至所述分光探测单元，所述分光探测单元将接收所述光束进行分光并形成待测物的透射光谱信号。

进一步地，还包括设置在所述电控单元上用于与移动终端进行数据通讯的数据收发模块；

所述数据收发模块将所述分光探测单元形成的光谱信号传送至所述移动终端，所述移动终端根据所述接收到的所述光谱信号进行数据处理，所述电控单元接收所述移动终端传送的信号控制所述便携式光谱仪的供电、所述第一光源组的工作状态、所述便携式光谱仪组件之间的通信、所述分光探测单元的信号采集。

进一步地，还包括与移动终端通讯的远程云端数据库，用于存储所述移动终端所接收到的光谱信号数据。

进一步地，所述数据收发模块为蓝牙收发模块和/或wifi收发模块。

进一步地，还包括与所述外壳一端可拆卸连接的外壳前盖，所述外壳前盖用于保护所述通光孔。

进一步地，还包括用于校准的校准白板，所述校准白板设置在所述外壳前盖的内部。

进一步地，所述第一光源组包括两个第一光源，分布在以所述通光孔与所述分光探测单元所连成的轴线的两侧；

所述第二光源组包括两个第二光源，分布在以所述通光孔与所述分光探测单元所连成的轴线的两侧。

进一步地，所述电控单元还包括设置在所述外壳内部的充电电池和设置在所述外壳上的充电口，所述充电电池与所述充电口之间由数据线连接。

进一步地，还包括设置在外壳上的开关按钮，所述开关按钮与所述电控单元连接。

本实用新型能够取得以下技术效果：

1、本实用新型公开的便携式光谱仪将透射光谱检测单元可拆卸的连接，可以根据实际需要选择是否携带透射光谱检测单元，有利于光谱仪的小型化；

2、本实用新型公开的便携式光谱仪，通过可拆卸连接的透射光谱检测单元，能够同时实现对反射光谱和透射光谱的测量；

3、本实用新型公开的便携式光谱仪自带校准白板，通过校准提高光谱检测的精度；

4、通过设置光源组，使作用于待测物的光束更加均匀、充分，提高光谱检测的精度。

附图说明

图1是本实用新型提供的实施例的便携式光谱仪的第一结构示意图；

图2(a)是本实用新型提供的实施例的透射光谱检测单元的立体结构示意图；

图2(b)是本实用新型提供的实施例的透射光谱检测单元的剖面结构示意图；

图3是本实用新型提供的实施例的便携式光谱仪的第二结构示意图。

具体附图标记包括：

外壳1、通光孔2、第一光源组3、分光探测单元4、校准白板5、外壳前盖6、微控电路701、充电电池702、充电口703、开关按钮704、第一探针801、第二探针802、第二光源组9、样品池10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型提供的实施例的便携式光谱仪第一结构示意图。图2(a)、图2(b)示出了本实用新型提供的实施例的便携式光谱仪第二结构示意图。

本实用新型提供一种便携式光谱仪，包括：外壳1、设置在外壳 1一端上的通光孔2、设置在外壳1内部的第一光源组3、设置在外壳 1另一端内部的电控单元。还包括设置在外壳1内部的分光探测单元 4。外壳1用于保护便携式光谱仪；第一光源组3用于发出作用于待测物的光束；通光孔2用于接收来自待测物的光束；电控单元用于控制便携式光谱仪的供电、第一光源组3的工作状态、分光探测单元4 的信号采集；分光探测单元4用于将入射至便携式光谱仪的光束分光，形成分光光束并根据分光光束形成待测物的光谱信号。本实用新型实施例中通过微控电路701来实现电控单元的控制功能，微控制电路 701可以使用现有技术中微控制芯片实现，本实用新型对此不进行限定，可根据实际情况进行选择。

反射光谱的检测原理如下：第一光源组3发出的光束经通光孔2 出射至待测物，经被测物反射后经通光孔2入射至分光探测单元4进行分光，经分光后形成单色光束，并根据单色光束并形成待测物的反射光谱信号。

在本实用新型的一个具体优选示例中，便携式光谱仪还包括与外壳1一端可拆卸连接的透射光谱检测单元，透射光谱检测单元包括设置在透射光谱检测单元一端的探针组、设置在透射光谱检测单元另一端的第二光源组9、设置在探针组和第二光源组9之间的样品池10；透射光谱检测单元通过探针组电气连接在电控单元上；第二光源组9 用于发射作用于待测物的光束；样品池10用于放置待测物。

透射光谱的检测原理如下：使用时，将透射光谱检测单元与外壳 1相连接，将待测物放置于样品池10处，第二光源组9发出光束入射至待测物，经待测物透射的光束经通光孔2入射至分光探测单元4进行分光，经分光后形成单色光束，并根据单色光束并形成待测物的透射光谱信号。当透射光谱检测单元工作时，电控单元控制第一光源组 3不工作，只有第二光源组9工作。

本实用新型实施例通过设置两个探针，第一探针801、第二探针 802实现透射光谱检测单元与外壳1的连接，插拔第一探针801、第二探针802的方式不仅便利易操作，双探针的设置还能有利于使透射光谱检测单元与外壳1的连接更加稳定。还可以进一步在透射光谱检测单元与外壳1设置卡扣，在检测使用中不必担心二者相脱离。本实用新型提供的便携式光谱仪不仅能够检测反射光谱，又可检测透射光谱，即既可以检测非透明的待测物又能够测量透明的待测物，例如液体或滤光片等，使便携式光谱仪的应用更加广泛，提高了利用率。并且透射光谱检测单元是可拆卸设置，可根据实际应用情况，选择是否携带，更加人性化、便携化。

在本实用新型的一个具体优选示例中，便携式光谱仪还包括移动终端、设置在电控单元上用于数据通讯的数据收发模块；数据收发模块将分光探测单元形成的光谱信号传送至移动终端，移动终端根据接收到的光谱信号进行数据处理，电控单元接收移动终端传送的信号控制便携式光谱仪的供电、第一光源组3的工作状态、便携式光谱仪组件之间的通信、分光探测单元4的信号采集。

在本实用新型的一个具体优选示例中，便携式光谱仪还包括与移动终端通讯的远程云端数据库，用于存储移动终端所接收到的光谱信号数据。

在本实用新型的一个具体优选示例中，数据收发模块为蓝牙收发模块、wifi收发模块。

移动终端可选择智能手机、平板等。利用移动终端向电控单元发送信号，再通过电控单元控制分光探测单元4对所需光谱信号进行采集，便携式光谱仪还可以将接收的光谱信号数据发送至与智能手机等移动终端、远程云端数据库，还可以通过移动终端调动远程云端数据库的光谱信号数据，有利于对便携式光谱仪所检测的数据进行处理和扩展应用，且使光谱信号采集与数据处理不受距离的限制。

在本实用新型的一个具体优选示例中，便携式光谱仪还包括与外壳1一端可拆卸连接的外壳前盖6，外壳前盖6用于保护通光孔2。

在本实用新型的一个具体优选示例中，校准白板5内置于校准白板5设置在外壳前盖6内部，能够将校准白板5通过外壳前盖6与便携式光谱仪一体化，实现在不增加便携式光谱仪体积的情况下，确保便携式光谱仪的检测精度。本实用新型实施例详述校准过程，将便携式光谱仪开机，打开手机的蓝牙，与便携式光光谱仪连接，确保外壳前盖6盖于通光孔2上，使用手机的校准功能，用校准白板5进行校准。打开外壳前盖6，将便携式光谱仪靠近被待测物，得到被待测物的光谱信号，光谱信号传输到手机，检测到的光谱信号与标准白板检测的信号做对比，在手机内运算之后显示光谱曲线。也可用手机调用云端数据库进行样本比对分析。

在本实用新型的一个具体优选示例中，第一光源组3包括两个第一光源，分布在以通光孔2与分光探测单元4所连成的轴线的两侧；第二光源组9包括两个第二光源，分布在以通光孔2与分光探测单元 4所连成的轴线的两侧。上述光源组的设置使待测物受到的光照均匀，保证待测物获得各方向充分的光照，有利于提高光谱检测的精度。

在本实用新型的一个具体优选示例中，电控单元还包括设置在外壳1内部的充电电池702和设置在外壳1外部的充电口703。通过设置充电电池702及充电口703，可以使便携式光谱仪的不仅随充随用，还能够随身携带。在本实用新型的一个具体优选示例中，便携式光谱仪还包括设置于外壳1上的开关按钮704，开关按钮704与电控单元电气连接，用于控制便携式光谱仪的开机、关机。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体优选示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制。本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种便携式光谱仪，包括：外壳、通光孔、第一光源组、电控单元，其特征在于，还包括分光探测单元、透射光谱检测单元；其中，

所述电控单元设置在所述外壳内部用于控制所述便携式光谱仪的供电、所述第一光源组的工作状态、所述分光探测单元的信号采集；

所述第一光源组发出光束，所述光束穿过设置在所述分光探测单元探测方向上的所述通光孔照射在待测物上，所述光束经所述待测物反射经所述通光孔入射至所述分光探测单元，所述分光探测单元将接收所述光束进行分光并形成待测物的反射光谱信号；

所述透射光谱检测单元包括设置在透射光谱检测单元一端的探针组、设置在透射光谱检测单元另一端的远离所述探针组的第二光源组、设置在所述探针组和所述第二光源组之间的样品池；

所述透射光谱检测单元通过所述探针组与所述电控单元电气连接，所述第二光源组用于发射照射所述待测物的光束，所述样品池用于放置所述待测物；

所述第二光源组发出光束，所述光束透射至放置在所述样品池的待测物，所述光束经所述待测物透射后穿过所述通光孔入射至所述分光探测单元，所述分光探测单元将接收所述光束进行分光并形成待测物的透射光谱信号。

2.根据权利要求1所述的便携式光谱仪，其特征在于，还包括设置在所述电控单元上用于与移动终端进行数据通讯的数据收发模块；

所述数据收发模块将所述分光探测单元形成的光谱信号传送至所述移动终端，所述移动终端根据所述接收到的所述光谱信号进行数据处理，所述电控单元接收所述移动终端传送的信号控制所述便携式光谱仪的供电、所述第一光源组的工作状态、所述便携式光谱仪组件之间的通信、所述分光探测单元的信号采集。

3.根据权利要求2所述的便携式光谱仪，其特征在于，还包括与移动终端通讯的远程云端数据库，用于存储所述移动终端所接收到的光谱信号数据。

4.根据权利要求3所述的便携式光谱仪，其特征在于，所述数据收发模块为蓝牙收发模块和/或wifi收发模块。

5.根据权利要求4所述的便携式光谱仪，其特征在于，还包括与所述外壳一端可拆卸连接的外壳前盖，所述外壳前盖用于保护所述通光孔。

6.根据权利要求5所述的便携式光谱仪，其特征在于，还包括用于校准的校准白板，所述校准白板设置在所述外壳前盖的内部。

7.根据权利要求1所述的便携式光谱仪，其特征在于，所述第一光源组包括两个第一光源，分布在以所述通光孔与所述分光探测单元所连成的轴线的两侧。

8.根据权利要求1所述的便携式光谱仪，其特征在于，所述第二光源组包括两个第二光源，分布在以所述通光孔与所述分光探测单元所连成的轴线的两侧。

9.根据权利要求1所述的便携式光谱仪，其特征在于，所述电控单元还包括设置在所述外壳内部的充电电池和设置在所述外壳上的充电口，所述充电电池与所述充电口之间通过数据线连接。

10.根据权利要求9所述的便携式光谱仪，其特征在于，还包括设置在外壳上的开关按钮，所述开关按钮与所述电控单元电气连接。

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