CN220039646U - 多通道光谱检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道光谱检测仪，包括：通过光纤依次串联的光源、检测模块、光路切换装置和光谱仪，光源和光路切换装置之间连接的标定模块；检测模块包括若干个容器；光源、光路切换装置、光谱仪和标定模块集成在外壳内形成检测主机；标定模块包括两个光路对接的准直器；在两个准直器之间设有切换转盘，切换转盘将两个准直器隔断，在切换转盘上设有两个通孔，其中一个通孔覆盖标准片；通过转动切换转盘，使切换转盘本体和两个通孔在两个准直器间切换，从而实现采暗电流定、采空气参比和标定模式的检测。本实用新型用外壳包裹测试主机配件，避免外界光干扰检测结果；且一台检测主机可以同时连接若干个容器，显著降低成本，减少对场地的空间需求。

Description

多通道光谱检测仪

技术领域

本实用新型涉及近红外分析仪器领域，具体的是一种多通道光谱检测仪。

背景技术

光谱检测系统是一种实验仪器，它用于将可见光、紫外线、红外线等电磁波分离成不同的波长，然后进行测量、分析和识别的仪器。其主要作用是实现光谱学分析，可以用于定量分析、定性分析、结构分析、反应动力学等多个方面，其广泛应用于化学、生物、材料、药品等领域中，是现代科学研究所必不可少的仪器之一。

在现有光谱检测系统中，如2023年3月31日公布的多通道近红外光谱分析仪，其校准光源和其他的检测光源使用同一连接方法，都通过光纤直接连接1×N光开关，暴露于外部空间，检测结果容易被外界光干扰。

用于检测光谱信息的设备为光谱仪。但是现有的光谱仪设备上可以用来接受光信号的连接口很少，以至于现有的光谱检测系统中，一套检测系统同时能外接的采集设备量很少，对于同一空间内有多个采集需求点的工况，就需要多台检测系统，其所需花费的成本偏高，设备的搬运和连接也很麻烦，且多台检测系统所需安装的空间也很大。

实用新型内容

为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种多通道光谱检测仪，该检测系统将标定模块和光谱仪完全包裹在外壳内，避免外界光干扰测试结果；且一台检测主机可以连接若干检测模块，并通过光路切换装置实现不同检测模块间的自动切换，实现对多个检测模块内待测物的巡检、定时检等功能。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多通道光谱检测仪，包括：

通过光纤依次串联的光源、检测模块、光路切换装置和光谱仪，所述光源和所述光路切换装置之间连接的标定模块；

所述检测模块包括若干个容器，若干个所述容器通过若干第二光纤分别和所述光路切换装置相连；

所述光源、所述光路切换装置、所述光谱仪和所述标定模块集成在外壳内形成检测主机；

所述标定模块包括支架，所述支架上连接两个光路对接的准直器；两个所述准直器通过在所述外壳内部的光纤分别和所述光路切换装置、所述光源相连；

在两个所述准直器之间设有切换转盘，所述切换转盘将两个所述准直器隔断，在所述切换转盘上且位于两个所述准直器之间设有两个通孔，其中一个通孔通过标准片覆盖；

所述切换转盘连接电机，通过电机驱动所述切换转盘转动，使所述切换转盘本体和两个所述通孔在两个所述准直器间切换，从而实现采暗电流定模式、采空气参比模式和标定模式的检测。

进一步的，所述光路切换装置包括壳体，所述壳体的内腔密闭，所述第二光纤和所述壳体相连，所述壳体通过第三光纤和所述光谱仪相连，所述第二光纤、所述第三光纤和所述壳体的内腔相通；

所述壳体上连接有转接器，所述转接器包括设于所述壳体内腔的反射角镜，所述反射角镜连接有转接轴，所述转接轴的一端和所述反射角镜相连，所述转接轴的另一端穿出所述壳体；通过转动所述转接轴，控制所述反射角镜相对于所述第二光纤和所述第三光纤的位置和角度，使所述第三光纤的光路可以和若干所述第二光纤的光路分别在所述反射角镜的反射面上相交，以使所述第三光纤的光路和不同的第二光纤的光路相接，从而检测不同容器内的待测物。

进一步的，所述第二光纤在所述壳体上围成一个圆，所述第三光纤位于所述圆的圆心；所述转接轴和所述第三光纤的光路同轴设置，所述反射角镜设于所述转接轴的端部；

所述反射角镜的反射面和水平面形成夹角α，其中10°≤α≤80°，每次只有一个第二光纤的光路可在所述反射面内和所述第三光纤的光路相交。

进一步的，所述容器具有进口和出口，所述进口和所述出口相通，所述进口和所述出口间形成供待测物通过的流道；在所述容器上设有两个光路相通的光纤接口，两个所述光纤接口的光路垂直于所述流道；所述容器的数量小于等于20。

进一步的，所述光源包括积分球和设于所述积分球中心处的钨灯；所述检测模块和所述积分球通过一对多光纤相连，所述一对多光纤的合成端和所述积分球相连；所述一对多光纤的分离端具有一个内接头和若干个外接头，所述内接头在所述外壳内和所述标定模块的准直器相连，若干个所述外接头和所述检测模块相连。

进一步的，所述支架上连接有第一位置传感器，与所述第一位置传感器相配合的，在所述切换转盘上设有触发柱，通过所述触发柱触发所述第一位置传感器，以确认两个所述通孔的位置。

进一步的，所述壳体外侧连接有第二位置传感器，与所述第二位置传感器相配合的，位于所述壳体内腔的转接轴上连接有触发片，通过所述触发片触发所述第二位置传感器，以确认所述反射角镜的位置。

进一步的，所述光源、所述光路切换装置、所述光谱仪和所述标定模块均和控制主板相连，通过所述控制主板控制所述多通道光谱检测仪，实现巡检、定时检测的功能。

进一步的，在所述外壳上设有第一外接孔和第二外接孔，若干个所述外接头和所述第二光纤分别和所述第一外接孔和所述第二外接孔相连，通过光纤将所述检测模块的两个接口分别和所述第一外接孔和所述第二外接孔相连。

借由以上的技术方案，本实用新型的有益效果如下：

1、本申请的检测系统将标定模块和光谱仪完全包裹在外壳内，避免外界光干扰测试结果；

2、本申请将若干个容器通过若干第二光纤分别和光路切换装置相连，通过光路切换装置控制检测模块分别和光谱仪连接，实现一个检测主机同时连接多个检测模块，减少对检测主机的需求，显著降低成本，降低设备故障率、减轻维护的工作、减少维护时间和成本；

3、本申请通过控制主板控制检测主机内的部件相互配合，可实现对多个检测模块内待测物的巡检、定时检测的功能，实现完全自动化，提高检测效率；

4、本申请中，利用标定模块配合光路切换装置测试采空气参比模式下的数据，根据所得数据和所用光源的实际数据作对比，可以标定反射角镜和水平面的夹角。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本实用新型实施例中检测主机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中光源的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中检测模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中标定模块的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中光路切换装置的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中光路切换装置的剖面图；

图7是本实用新型实施例中反射角镜的结构示意图。

以上附图的附图标记：1、光源；11、钨灯；12、积分球；13、一对多光纤；2、标定模块；21、第三准直器；22、支架；23、第一位置传感器；24、第二旋转电机；25、切换转盘；251、空气通孔；252、标定通孔；3、光路切换装置；31、第二位置传感器；32、第一旋转电机；34、壳体；35、第一准直器；36、第二准直器；37、轴承；38、转接轴；39、反射角镜；4、光谱仪；43、第三光纤；5、控制主板；6、外壳；7、容器；72、第二光纤；73、第四光纤；74、流道；75、光纤接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例：结合图1-7所示，本实施例中公开了一种多通道光谱检测仪，该系统包括检测主机和若干检测模块；所述检测主机包括：光源1、标定模块2、光路切换装置3和光谱仪4；所述光源1、检测模块、光路切换装置3和光谱仪4通过光纤依次串联，所述标定模块2连接在所述光源1和光路切换装置3之间；其中，所述光源1、光路切换装置3、光谱仪4和标定模块2集成在外壳6内；所述外壳6密闭性良好。

将标定模块2和光谱仪4完全包裹在外壳6内，避免外界光干扰测试结果，增加测试的准确性。

如图2所示，所述光源1包括积分球12和设于所述积分球12中心处的钨灯11；所述检测模块和所述积分球12通过一对多光纤13相连，所述一对多光纤13的合成端和所述积分球12相连；所述一对多光纤13的分离端具有一个内接头和若干个外接头，所述内接头在所述外壳6内部和所述标定模块2相连，若干个所述外接头和所述检测模块相连。

所述检测模块包括若干个具有进口和出口的容器7，如图3所示，所述进口和所述出口相通，所述进口和所述出口间形成供待测物通过的流道74；在所述容器7上设有两个光路相通的光纤接口75，两个所述光纤接口75的光路垂直于所述流道74，所述流道74通过所述光纤接口75和外界连通。

需要说明的是，容器7的外形和尺寸不定，其可根据待测物做出相应调整(如改变两个所述光纤接口75的间距，可以改变透过所述检测模块的光的光程)，待测物可为液体，也可为粉末或者颗粒。

所述容器7的流道74用于容纳待测物，所述容器7的一个光纤接口75通过一对多光纤13的外接头和所述光源1相连，所述容器7的另一个光纤接口75通过第二光纤72和所述光路切换装置3相连；所述光路切换装置3和所述光谱仪4间通过第三光纤43相连；光源1产生的光线经所述一对多光纤13透过所述检测模块后进入所述第二光纤72，再由所述光路切换装置3将所述第二光纤72和所述第三光纤43相接，使得透过所述检测模块后的光线从所述第三光纤43进入所述光谱仪4。

通过上述技术方案，将检测模块通过第二光纤72全部连接于光路切换装置3，通过光路切换装置3控制检测模块分别和光谱仪4连接，实现一个检测主机同时连接多个检测模块，显著降低成本，减少对安装场地的空间需求，降低设备故障率、减轻维护的工作、减少维护时间和成本。

如图4所示，所述标定模块2包括支架22，所述支架22上连接两个光路对接的第三准直器21；其中一个第三准直器21通过一对多光纤13的内接头，在所述外壳6内部和所述光源1相连；另一个第三准直器21通过外壳6内部的第四光纤73和所述光路切换装置3相连；

在两个所述第三准直器21之间设有切换转盘25，所述切换转盘25的两面分别和两个所述第三准直器21抵触，即切换转盘25能将两个所述第三准直器21隔断，在所述切换转盘25上且位于两个所述第三准直器21之间设有空气通孔251和标定通孔252，其中标定通孔252通过标准片覆盖；

所述切换转盘25的圆心连接第二旋转电机24，通过第二旋转电机24驱动所述切换转盘25转动，使所述切换转盘25本体、空气通孔251和标定通孔252在两个所述第三准直器21间切换，从而实现采暗电流定模式、采空气参比模式和标定模式的检测。

如图5-6所示，所述光路切换装置3包括：圆台形的壳体34，所述壳体34密封性良好，所述壳体34上设有一第一准直器35和若干第二准直器36，所述第一准直器35和所述第二准直器36均和所述壳体34内腔连通，所述第三光纤43和所述第一准直器35相连；所述第二光纤72和所述第二准直器36相连；其中，所述第二准直器36沿着圆台的侧边围城一个圆，所述第一准直器35位于圆台顶部中心，使所述第一准直器35和若干第二准直器36的中心轴线的延长线相交于一点。

所述圆台形壳体34的底部设置通孔，在通孔内安装轴承37，所述轴承37内插设转接器；所述转接器包括插入所述轴承37的转接轴38，和连接于所述转接轴38上的反射角镜39，所述反射角镜39位于所述壳体34内腔，所述转接轴38位于所述壳体34外侧的部分连接第一旋转电机32；需要说明的是，所述转接轴38和所述第一准直器35同轴设置，所述反射角镜39设于所述转接轴38的端部；通过电机驱使所述转接轴38转动，从而控制所述反射角镜39相对于所述第一准直器35、所述第二准直器36的位置和角度，使得所述第一准直器35的中心轴线可以分别和若干所述第二准直器36的中心轴线在所述反射角镜39的反射面上相交，以实现将所述第三光纤43和不同的第二光纤72分别相接，从而实现检测不同检测模块内的待测物。

如图7所示，所述反射角镜39的反射面和水平面形成夹角α，其中10°≤α≤80°，每次只有一个第二准直器36的中心轴线，可在所述反射面内和所述第一准直器35的中心轴线相交；即每次只有一个第二光纤72和第三光纤43相接。本实用新型人经过反复多次试验研究发现，如果0＜α≤10，第二输入光纤(入射光)与第一输入光纤(反射光)过于接近，容易干涉。即使拉远距离后不干涉，也会造成光路能量的极大损失。如果80≤α＜90，可能造成第二输入光纤(入射光)与电机干涉，如果拉远距离不干涉，也会能量损失明显。设定该角度，就是为保护最佳角度范围。

使用该测试系统前，先通过第二旋转电机24将标定模块2调制采空气参比模式，即把标定模块2的空气通孔251转至两个所述第三准直器21间；通过第一旋转电机32驱使反射角镜39，使其旋转至让和所述第四光纤73相连的第二准直器36的中心轴线和第一准直器35的中心轴线在所述反射面上相交。观察光谱仪4检测所得数据和预期值是否一致。如一致，则所述反射角镜39和水平面的夹角α准确；如不一致，微调所述反射角镜39和水平面的夹角α的度数，重复检测。

本事实例中，在所述壳体34的外侧还连接有第二位置传感器31，与所述第二位置传感器31相配合的，位于所述壳体34内腔的转接轴38上连接有触发片，通过所述触发片触发所述第二位置传感器31，以确认所述反射角镜39的位置。

所述支架22上连接有第一位置传感器23，与所述第一位置传感器23相配合的，在所述切换转盘25上设置触发柱，通过所述触发柱触发所述第一位置传感器23，以确认两个所述通孔的位置。

在另一可行的实施例中，所述光源1、所述光路切换装置3、所述光谱仪4和所述标定模块2均和控制主板5相连，通过所述控制主板5控制所述多通道光谱检测仪间各个模块相互配合，实现多个检测模块内待测物的巡检、定点检、定时检等功能。

在另一可行的实施例中，在所述外壳6上设有第一外接孔和第二外接孔，若干个所述外接头和所述第二光纤72分别和所述第一外接孔和所述第二外接孔相连，通过光纤将所述容器7的两个光纤接口75分别和所述第一外接孔和所述第二外接孔相连。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种多通道光谱检测仪，其特征在于，包括：

通过光纤依次串联的光源、检测模块、光路切换装置和光谱仪，所述光源和所述光路切换装置之间连接的标定模块；

所述检测模块包括若干个容器，若干个所述容器通过若干第二光纤分别和所述光路切换装置相连；

所述光源、所述光路切换装置、所述光谱仪和所述标定模块集成在外壳内形成检测主机；

所述标定模块包括支架，所述支架上连接两个光路对接的准直器；两个所述准直器通过在所述外壳内部的光纤分别和所述光路切换装置、所述光源相连；

在两个所述准直器之间设有切换转盘，所述切换转盘将两个所述准直器隔断，在所述切换转盘上且位于两个所述准直器之间设有两个通孔，其中一个通孔通过标准片覆盖；

所述切换转盘连接电机，通过电机驱动所述切换转盘转动，使所述切换转盘本体和两个所述通孔在两个所述准直器间切换，从而实现采暗电流定模式、采空气参比模式和标定模式的检测。

2.如权利要求1所述的多通道光谱检测仪，其特征在于，所述光路切换装置包括壳体，所述壳体的内腔密闭，所述第二光纤和所述壳体相连，所述壳体通过第三光纤和所述光谱仪相连，所述第二光纤、所述第三光纤和所述壳体的内腔相通；

所述壳体上连接有转接器，所述转接器包括设于所述壳体内腔的反射角镜，所述反射角镜连接有转接轴，所述转接轴的一端和所述反射角镜相连，所述转接轴的另一端穿出所述壳体；通过转动所述转接轴，控制所述反射角镜相对于所述第二光纤和所述第三光纤的位置和角度，使所述第三光纤的光路可以和若干所述第二光纤的光路分别在所述反射角镜的反射面上相交，以使所述第三光纤的光路和不同的第二光纤的光路相接，从而检测不同容器内的待测物。

3.如权利要求2所述的多通道光谱检测仪，其特征在于，所述第二光纤在所述壳体上围成一个圆，所述第三光纤位于所述圆的圆心；所述转接轴和所述第三光纤的光路同轴设置，所述反射角镜设于所述转接轴的端部；

所述反射角镜的反射面和水平面形成夹角α，其中10°≤α≤80°，每次只有一个第二光纤的光路可在所述反射面内和所述第三光纤的光路相交。

4.如权利要求1所述的多通道光谱检测仪，其特征在于，所述容器具有进口和出口，所述进口和所述出口相通，所述进口和所述出口间形成供待测物通过的流道；在所述容器上设有两个光路相通的光纤接口，两个所述光纤接口的光路垂直于所述流道；所述容器的数量小于等于20。

5.如权利要求1所述的多通道光谱检测仪，其特征在于，所述光源包括积分球和设于所述积分球中心处的钨灯；所述检测模块和所述积分球通过一对多光纤相连，所述一对多光纤的合成端和所述积分球相连；所述一对多光纤的分离端具有一个内接头和若干个外接头，所述内接头在所述外壳内和所述标定模块的准直器相连，若干个所述外接头和所述检测模块相连。

6.如权利要求1所述的多通道光谱检测仪，其特征在于，所述支架上连接有第一位置传感器，与所述第一位置传感器相配合的，在所述切换转盘上设有触发柱，通过所述触发柱触发所述第一位置传感器，以确认两个所述通孔的位置。

7.如权利要求2所述的多通道光谱检测仪，其特征在于，所述壳体外侧连接有第二位置传感器，与所述第二位置传感器相配合的，位于所述壳体内腔的转接轴上连接有触发片，通过所述触发片触发所述第二位置传感器，以确认所述反射角镜的位置。

8.如权利要求1所述的多通道光谱检测仪，其特征在于，所述光源、所述光路切换装置、所述光谱仪和所述标定模块均和控制主板相连，通过所述控制主板控制所述多通道光谱检测仪，实现巡检、定时检测的功能。

9.如权利要求5所述的多通道光谱检测仪，其特征在于，在所述外壳上设有第一外接孔和第二外接孔，若干个所述外接头和所述第二光纤分别和所述第一外接孔和所述第二外接孔相连，通过光纤将所述检测模块的两个接口分别和所述第一外接孔和所述第二外接孔相连。