一種近紅外漫反射自動校正探頭制造技術

本發明專利技術提供的一種近紅外漫反射自動校正探頭，包括光學系統、校正系統；光學系統包括光源、光譜收集器；光源發出近紅外光照射在校正系統上；樣品處于校正系統的下方且處于光源的正下方；校正系統分為光譜校正區域和樣品光譜采集區域；光譜校正區域包括標準白板校正區域、暗背景校正區域；光譜收集器收集校正系統采集的光譜；暗背景校正區域垂直設有擋板。本發明專利技術提供一種能夠自動校正漫反射光譜的探頭，實現近紅外漫反射光譜的自動校正；該發明專利技術采用全封閉結構，消除了外界環境對探頭的影響，提高了采集光譜信號的穩定性；能夠同時實現對多個光學系統進行校正，不僅提高了光譜信號的強度，而且能夠提高樣品的測量精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及近紅外漫反射光譜自動校正
，具體來說是一種近紅外漫反射自動校正探頭。
技術介紹
光學特性分析法中的近紅外光譜和拉曼光譜技術能對樣品進行無損分析，具有測試樣品非接觸性、非破壞性、檢測靈敏度高、時間短、樣品所需量小及樣品無需制備等特點，在分析過程中不會對樣品造成化學的、機械的、光化學和熱的分解，是分析科學領域的研究熱點之一。近年來近紅外光譜技術在農業、醫藥、食品等行業取得了較大的進展，國內外已有將近紅外反射光譜分析技術應用于農業、化工等領域的研究。近紅外光(NIR)是指波長在780～2526nm(波數為12820cm-1～3959cm-1)范圍內的電磁波，介于可見光(VIS)與中紅外光(MIR)之間，近紅外光譜吸收是分子振動能級躍遷產生的(伴隨轉動能級的躍遷)，而分子振動能級躍遷包括基頻躍遷，倍頻躍遷以及合頻躍遷。光源發出的近紅外光照射到由分子組成的物質上，若分子吸收近紅外光的能量發生振動狀態變化或振動狀態在不同能級間的躍遷等于近紅外光譜區某波長處光子的能量，則會產生近紅外光譜吸收。在近紅外光譜范圍內，測量的主要是分子中含氫官能團X－H(X＝C、N、O、S等)振動的倍頻及合頻吸收。該技術具有方便、快速、高效、準確、成本較低、不破壞樣品、不消耗化學試劑、不污染環境等優點，與常規檢測方法相比，更適用于在線檢測。采用近紅外漫反射光譜技術時，由于受到近紅外光源的波動，基線漂移等因素的影響，需要對采集的近紅外光譜進行校正，光譜測量的反射率為：即：R=Ir-IbIo-Ib]]>轉化為吸光度為：Aλ＝-log10所以在測量過程中要采集參考光譜和背景光譜對測量的反射率和吸光度進行校正，而在實際的測量過程中，特別是采集近紅外漫反射光譜技術時，因無法進行有效的光譜校正，導致測量精度不高，有些還需要人為在現場每隔一段時間進行手動校正，造成了時間和金錢的浪費，而且無法真正實現在線檢測。
技術實現思路
本專利技術需要解決的技術問題在于提供一種自動校正近紅外漫反射光譜的探頭，能夠有效地校正光源能量、基線漂移等因素的影響；避免外界影響因素對測量信號的影響。提高了測量精度，拓寬了近紅外漫反射光譜技術在線檢測領域的應用范圍。適用于對固體粉末、顆粒物、液體等在線和離線的近紅外漫反射測量。本專利技術是通過以下技術方案來實現上述技術目的：一種近紅外漫反射自動校正探頭，所述校正探頭包括至少一套光學系統以及與所述光學系統數量匹配的校正系統；所述光學系統包括光源、光譜收集器；所述光源發出近紅外光經準直垂直照射在所述校正系統上；樣品處于所述校正系統的下方且處于所述光源的正下方；所述校正系統分為光譜校正區域和樣品光譜采集區域；所述光譜校正區域包括標準白板校正區域、暗背景校正區域；所述標準白板校正區域、暗背景校正區域、樣品光譜采集區域依次經過所述光源下方；所述光譜收集器處于所述校正系統的上方用以收集所述校正系統采集的光譜；所述暗背景校正區域垂直設有擋板；當所述暗背景校正區域處于所述光源下方時，所述擋板擋在所述光譜收集器與所述光源之間。優選的，所述校正探頭還包括動力機構；所述動力機構具有轉軸；所述標準白板校正區域、暗背景校正區域、樣品光譜采集區域依次水平連接并固定在所述轉軸上；所述動力機構帶動所述標準白板校正區域、暗背景校正區域、樣品光譜采集區域以所述轉軸為圓心轉動。優選的，所述動力機構為步進電機。優選的，所述校正探頭還包括封閉盒體；所述光學系統、校正系統、步進電機處于所述盒體內；所述盒體的下蓋處于所述光源正下方的位置設有透光窗片；所述樣品處于所述透光窗片正下方。優選的，所述光源、光譜收集器、步進電機固定在所述盒體的上蓋內壁；所述轉軸向下延伸。優選的，所述步進電機固定在所述上蓋的中間位置。優選的，所述標準白板校正區域、暗背景校正區域、樣品光譜采集區域依次連接形成扇形校正系統；所述扇形校正系統的圓心位置垂直設有連接通孔；所述步進電機的轉軸固定在所述連接通孔內，在所述步進電機的驅動下，所述轉軸帶動所述扇形校正系統以所述轉軸為圓心轉動。優選的，所述擋板固定在所述扇形校正系統暗背景校正區域的圓周位置。優選的，所述光源的中心軸與所述光譜收集器的中心軸具有夾角。有益效果本專利技術的與現有技術相比，具有以下有益效果：針對近紅外漫反射光譜自動校正的研究，本專利技術提供一種能夠自動校正漫反射光譜的探頭，實現近紅外漫反射光譜的自動校正，為應用近紅外漫反射光譜技術提供了一種必要手段；該專利技術采用全封閉結構，消除了外界環境對探頭的影響，提高了采集光譜信號的穩定性；能夠同時實現對多個光學系統進行校正，不僅提高了光譜信號的強度，而且能夠提高樣品的測量精度。附圖說明圖1為本專利技術一種近紅外漫反射自動校正探頭結構原理圖；圖2為本專利技術一種近紅外漫反射自動校正探頭結構傾斜角度原理圖；圖3為本專利技術中的光源和光譜收集器的結構示意圖；圖4為自動校正探頭采集的參考光譜；圖5為自動校正探頭采集的背景光譜；圖6為自動校正探頭采集尿素的近紅外光譜；圖7為自動校正探頭采集復合肥的近紅外光譜；圖8為自動校正探頭采集水稻的近紅外光譜。具體實施方式為使對本專利技術的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下：本專利技術提供的一種近紅外漫反射自動校正探頭可以實現同時對多套光學系統進行校正，為了描述方便，本實施例以具有兩套光學系統為代表進行說明。如圖1、圖2和圖3所示，校正探頭包括兩套光學系統以及兩套校正系統。光學系統包括光源(2，2’)、光譜收集器(1,1’)。光源(2，2’)通過近紅外光源(12)發出近紅外光，通過濾過片20濾除超出光譜儀探測范圍的波段，然后經光學透鏡13對光源進行準直，近紅外光垂直照射在校正系統上。樣品21處于校正系統的下方并處于光源(2,2’)的正下方。校正系統包括光譜校正區域和樣品光譜采集區域(11,11’)，光譜校正區域包括標準白板校正區域(9，9’)、暗背景校正區域(10，10’)，標準白板校正區域(9，9’)、暗背景校正區域(10，10’)以及樣品光譜采集區域(11,11’)依次經過光源(2,2’)的下方。光譜收集器(1，1’)處于校正系統的上方用以收集校正系統采集的光譜。暗背景校正區域(10，10’)還設有擋板(5，5’)，當暗背景校正區域(10，10’)轉動至光源(2，2’)下方時，擋板(5，5’)擋在光譜收集器(1，1’)之間。光源(2，2’)的中心軸與光譜本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種近紅外漫反射自動校正探頭，其特征在于：所述校正探頭包括至少一套光學系統以及與所述光學系統數量匹配的校正系統；所述光學系統包括光源、光譜收集器；所述光源發出近紅外光經準直垂直照射在所述校正系統上；樣品處于所述校正系統的下方且處于所述光源的正下方；所述校正系統分為光譜校正區域和樣品光譜采集區域；所述光譜校正區域包括標準白板校正區域、暗背景校正區域；所述標準白板校正區域、暗背景校正區域、樣品光譜采集區域依次經過所述光源下方；所述光譜收集器處于所述校正系統的上方用以收集所述校正系統采集的光譜；所述暗背景校正區域垂直設有擋板；當所述暗背景校正區域處于所述光源下方時，所述擋板擋在所述光譜收集器與所述光源之間。

【技術特征摘要】
1.一種近紅外漫反射自動校正探頭，其特征在于：所述校正探頭包括至少一套光學系統
以及與所述光學系統數量匹配的校正系統；所述光學系統包括光源、光譜收集器；所述光源
發出近紅外光經準直垂直照射在所述校正系統上；樣品處于所述校正系統的下方且處于所述
光源的正下方；所述校正系統分為光譜校正區域和樣品光譜采集區域；所述光譜校正區域包
括標準白板校正區域、暗背景校正區域；所述標準白板校正區域、暗背景校正區域、樣品光
譜采集區域依次經過所述光源下方；所述光譜收集器處于所述校正系統的上方用以收集所述
校正系統采集的光譜；所述暗背景校正區域垂直設有擋板；當所述暗背景校正區域處于所述
光源下方時，所述擋板擋在所述光譜收集器與所述光源之間。
2.根據權利要求1所述的一種近紅外漫反射自動校正探頭，其特征在于：所述校正探頭
還包括動力機構；所述動力機構具有轉軸；所述標準白板校正區域、暗背景校正區域、樣品
光譜采集區域依次水平連接并固定在所述轉軸上；所述動力機構帶動所述標準白板校正區域、
暗背景校正區域、樣品光譜采集區域以所述轉軸為圓心轉動。
3.根據權利要求2所述的一種近紅外漫反射自動校正探頭，其特征在于：所述動力機構
為步進電機。
4.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王琦，吳躍進，劉晶，劉斌美，余立祥，林晏清，范爽，徐琢頻，
申請(專利權)人：中國科學院合肥物質科學研究院，
類型：發明
國別省市：安徽;34