專利名稱：用于分析流體、膏狀或固體物質(zhì)的特性參數(shù)的光譜儀測(cè)量頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分析流體、膏狀或固體物質(zhì)的特性參數(shù)的用于光譜儀系統(tǒng)的 光譜儀測(cè)量頭。
背景技術(shù)：
由文獻(xiàn)DE 10 2004 021 448 A1 (光譜儀的反射測(cè)量頭和其內(nèi)部再校準(zhǔn)的方法) 已知一個(gè)具有內(nèi)部光源和校準(zhǔn)裝置的光譜儀探針。為此在具有窗口的外殼里面設(shè)有照明光 源、光學(xué)組件和至少兩個(gè)用于內(nèi)部再校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件。這些標(biāo)準(zhǔn)件可以有選擇地在測(cè)量頭的 光路中偏轉(zhuǎn)，由此使所有從照明光源發(fā)出的測(cè)量光線用于再校準(zhǔn)。在此自動(dòng)地按照確定的 時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)再校準(zhǔn)。附加地通過文獻(xiàn)DE 10 2004 048 102 A1 (光譜儀的測(cè)量頭和其再校準(zhǔn)方法)已 知一個(gè)光譜儀的測(cè)量頭，具有內(nèi)部的處理器和與其相連的接口。在這些測(cè)量頭中自動(dòng)地通過至少兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件的偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)再校準(zhǔn)。在此必需保證， 沒有用于測(cè)量物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)件(這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件或另一標(biāo)準(zhǔn)件)位于測(cè)量頭的光路里面。對(duì)于標(biāo) 準(zhǔn)件的定位還需要一個(gè)具有三個(gè)固定位置的驅(qū)動(dòng)裝置或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置。在使用一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝 置時(shí)還必需特殊的措施，用于使標(biāo)準(zhǔn)件可靠的且可重復(fù)的定位在光路以外或里面。此外，驅(qū) 動(dòng)裝置必需具有大的行程。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置極大地增加了費(fèi)用和測(cè)量頭的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
在權(quán)利要求1中給出的發(fā)明的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一個(gè)長時(shí)間穩(wěn)定的、少維護(hù)的且 簡單構(gòu)成的用于光譜儀系統(tǒng)的光譜儀測(cè)量頭。這個(gè)技術(shù)問題通過在權(quán)利要求1中描述的特征得以解決。用于分析流體、膏狀或固體物質(zhì)的特性參數(shù)的、用于光譜儀系統(tǒng)的光譜儀測(cè)量頭 的特征尤其在于其長時(shí)間穩(wěn)定的、少維護(hù)的且簡單的再校準(zhǔn)。為此在外殼里面設(shè)置可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子和至少一個(gè)光輻射源或一個(gè)輸出耦合光 輻射的裝置使得光輻射通過可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子的偏轉(zhuǎn)或者入射到外殼里面的基準(zhǔn)體上， 或者通過外殼的窗口入射到所述物質(zhì)上。為此使鏡子機(jī)械地耦聯(lián)在驅(qū)動(dòng)裝置或耦聯(lián)在外殼 中也作為彎曲振動(dòng)器的彎曲梁上。此外在外殼里面設(shè)置至少一個(gè)光導(dǎo)使得至少一部分由 基準(zhǔn)體或物質(zhì)表面反射或透射的光輻射耦合輸入到光導(dǎo)里面。在光譜儀測(cè)量頭中有利地使光輻射源作為發(fā)光機(jī)構(gòu)集成。由此能夠少損失地照射 物質(zhì)或基準(zhǔn)體。由此可以使該光輻射源比通過光導(dǎo)耦合輸入的光源更微小的功率運(yùn)行。由 此提高光輻射源的使用壽命并且大幅減少維護(hù)費(fèi)用?？梢允∪ソ?jīng)常用于照明物質(zhì)的光導(dǎo)
束o當(dāng)然也可以設(shè)置輸出耦合光輻射的裝置來代替光輻射源。它是至少一個(gè)光導(dǎo)，其 端部也可以具有影響光輻射的裝置。
由此可經(jīng)濟(jì)地使用光譜儀測(cè)量頭。另一主要優(yōu)點(diǎn)在于鏡子在光譜儀測(cè)量頭里面的布置。該鏡子只在兩個(gè)末端位置之 間運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)末端位置可以有利地通過止擋體確定。由此可以使鏡子簡單地耦聯(lián)在驅(qū)動(dòng) 裝置或彎曲振動(dòng)體上。無需用于定位鏡子的特殊措施。在此鏡子有利地在兩個(gè)末端位置之 間偏轉(zhuǎn)。所述鏡子本身是一個(gè)具有鏡面的平板形的物體，鏡面不僅用于從光輻射源而且用 于從基準(zhǔn)體或要被分析的物質(zhì)表面反射光輻射。該鏡子利用旋轉(zhuǎn)鉸鏈可偏轉(zhuǎn)地設(shè)置。由此 非常簡單且經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)光譜儀測(cè)量頭。對(duì)于所述至少一個(gè)光導(dǎo)最好使用光波導(dǎo)尤其是多模-光波導(dǎo)，用于發(fā)送足夠的測(cè) 量信號(hào)到光譜儀。此外所述光譜儀測(cè)量頭是更不易于振蕩的。因此它適合于在活動(dòng)也需要穩(wěn)定定位 的應(yīng)用場合。同時(shí)對(duì)鏡子的支承沒有特殊的要求，因此對(duì)于支承的實(shí)現(xiàn)無需小誤差的部件。在此，有利地選擇末端位置、基準(zhǔn)體位置和窗口位置是使得光輻射源的光輻射或 者直接或者通過鏡子入射到所述物質(zhì)上，或者通過鏡子或直接入射到基準(zhǔn)體上。因此各反 射的光輻射由各物體直接或通過用于耦合輸入的鏡子入射到光導(dǎo)的端面上。無需小誤差地 布置這些部件，因此簡單地實(shí)現(xiàn)光譜儀測(cè)量頭。另一優(yōu)點(diǎn)在于，只有微小的質(zhì)量以微小的行程運(yùn)動(dòng)。所述鏡子可以靠近光輻射源 設(shè)置并且以輕的部件實(shí)現(xiàn)。由此也可以使光譜儀測(cè)量頭微型化并且以與光纖維測(cè)量頭相同 的通常尺寸制成。另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以使用驅(qū)動(dòng)裝置，它們保證只在末端位置之間運(yùn)動(dòng)。另一優(yōu)點(diǎn)在于，所述光譜儀測(cè)量頭可以以小的結(jié)構(gòu)組件實(shí)現(xiàn)，由此使它們易于集 成到各種設(shè)備里面或者能夠匹配于特殊的分析任務(wù)。通過小的結(jié)構(gòu)也能夠易于手動(dòng)地操作 光譜儀測(cè)量頭，例如在移動(dòng)測(cè)量器里面。所述用于光譜儀系統(tǒng)的光譜儀測(cè)量頭在集成到該系統(tǒng)里面時(shí)是光譜儀裝置的組 成部分。從所述物質(zhì)或基準(zhǔn)體反射的光輻射耦合輸入到光導(dǎo)里面并繼續(xù)傳導(dǎo)。在光譜儀中 輻射被分解成光譜，并且要評(píng)價(jià)物質(zhì)或基準(zhǔn)體的反射或吸收狀況。在此反射的輻射以通過 物質(zhì)或基準(zhǔn)體的反射、漫反射(Remission)或吸收為基礎(chǔ)。為了運(yùn)行還只需用于光源和驅(qū) 動(dòng)裝置的饋電線。它在集成的控制中是電源和控制連接。當(dāng)然多個(gè)光譜儀測(cè)量頭也可以是光譜儀系統(tǒng)的組成部分，其中使光輻射在分解前 通過已知的乘法器從光譜儀測(cè)量頭進(jìn)入到光譜儀輸入。在此也可以有利地使用簡單的通道 變換器，它們例如通過壓電機(jī)構(gòu)接通不同光導(dǎo)。通過簡單地實(shí)現(xiàn)用于使鏡子運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)也可以使光譜儀測(cè)量頭在測(cè)量側(cè)承受直 到150-200°C的溫度。通過基準(zhǔn)體在光譜儀測(cè)量頭里面的位置幾乎使整個(gè)測(cè)量路徑與溫度 影響和長時(shí)間的影響無關(guān)，由此實(shí)現(xiàn)特別高的長時(shí)間穩(wěn)定性和精度。有利地，如果遵守相應(yīng)準(zhǔn)則的話，也可以在爆炸危險(xiǎn)的部位中使用光譜儀測(cè)量頭。本發(fā)明的有利的結(jié)構(gòu)在權(quán)利要求2至18中給出。按照權(quán)利要求2的改進(jìn)方案，所述鏡子有利地是搖板機(jī)構(gòu)的第一臂。此外在搖板 機(jī)構(gòu)的第二臂上耦聯(lián)驅(qū)動(dòng)裝置或彎曲梁。這種布置能夠簡單地實(shí)現(xiàn)可偏轉(zhuǎn)的鏡子。
按照權(quán)利要求3改進(jìn)方案，所述鏡子的樞轉(zhuǎn)鉸鏈耦聯(lián)在驅(qū)動(dòng)裝置上。此外在外殼 里面設(shè)置用于鏡子的并位于其背面上的滑塊或滾動(dòng)體和至少一個(gè)作用于鏡子上的彈性部 件使得彈性力在滑塊或滾動(dòng)體方向上起作用。此外使旋轉(zhuǎn)鉸鏈與滑塊間隔地、直線導(dǎo)引地 活動(dòng)，由此使鏡子在相對(duì)于導(dǎo)向體進(jìn)行活動(dòng)時(shí)偏轉(zhuǎn)。按照權(quán)利要求4的改進(jìn)方案，一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)鉸鏈或具有可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子的旋轉(zhuǎn) 鉸鏈的基體配有一個(gè)用于窗口的加熱元件。因此在一些使用場合避免在窗口上附著物質(zhì)。按照權(quán)利要求5的改進(jìn)方案，在外殼里面設(shè)置可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子和兩個(gè)光輻射源 使得至少一個(gè)光輻射源的光輻射分別或者入射到外殼里面的基準(zhǔn)體上或者通過外殼的窗 口入射到物質(zhì)上。此外在外殼里面設(shè)置光導(dǎo)的端面使得至少一部分由基準(zhǔn)體或物質(zhì)的表 面反射的或透射的光輻射耦合輸入光導(dǎo)中。第二光輻射源例如作為冗余的光輻射源對(duì)稱地 設(shè)置在光譜儀測(cè)量頭中。在此所述光導(dǎo)有利地形成用于至少一部分從基準(zhǔn)體或從要被分析 的物質(zhì)引起的光輻射的光軸。在第一光輻射源失效以后放棄添加冗余光輻射源時(shí)也能夠使光譜儀探針的無維 護(hù)運(yùn)行延長到一個(gè)光輻射源的使用壽命的兩倍。按照權(quán)利要求6的改進(jìn)方案，一個(gè)基體、搖板機(jī)構(gòu)、搖板機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)鉸鏈、基準(zhǔn)體、 驅(qū)動(dòng)裝置和光輻射源和驅(qū)動(dòng)裝置是一個(gè)組件的組成部分。由此使部件相互間持久可靠地固 定和易于裝配到外殼里面。該外殼例如是具有窗口的單側(cè)封閉的套。按照權(quán)利要求7的改進(jìn)方案，所述窗口是外殼的端壁或側(cè)壁的組成部分。由此極 大地提高光譜儀探針的可使用性。由此例如一個(gè)具有帶有側(cè)面窗口的光譜儀測(cè)量頭的插入探針能夠?qū)崿F(xiàn)粉末物質(zhì) 的測(cè)量，同時(shí)無需壓縮它們。對(duì)于在原料監(jiān)控或最終產(chǎn)品監(jiān)控中的應(yīng)用由此得到的結(jié)果是， 它們更不取決于在分析時(shí)所使用的壓緊力。按照權(quán)利要求8的改進(jìn)方案，一個(gè)有利的驅(qū)動(dòng)裝置是移動(dòng)作用的、具有用于活動(dòng) 部件的復(fù)位簧的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，移動(dòng)作用的壓電驅(qū)動(dòng)裝置，具有螺桿/螺母系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)裝置或彎曲梁、最好是壓電的彎曲振動(dòng)器。通過電磁驅(qū)動(dòng)裝置簡單地實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)。有利地，通過特殊構(gòu)成的連桿實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝 置與鏡子之間的耦聯(lián)。通過復(fù)位簧可以使這個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置在兩個(gè)位置中的一個(gè)位置、最好測(cè) 量位置中無應(yīng)力地運(yùn)行。壓電驅(qū)動(dòng)裝置是移動(dòng)作用的驅(qū)動(dòng)裝置或作為彎曲振動(dòng)器的彎曲梁。在彎曲梁/彎 曲振動(dòng)器中其彎曲運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成鏡子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由此有利地在兩個(gè)終端止擋中以相對(duì)微小 的損失功率實(shí)現(xiàn)高的夾持力。但是由電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置也可以與螺桿/螺母系統(tǒng)一起使用。在此螺母 是運(yùn)動(dòng)螺母，在其上通過機(jī)構(gòu)耦聯(lián)鏡子。鏡子的各末端位置可以有利地通過螺桿的螺紋長 度確定。在此通過由于止擋而增加的電動(dòng)機(jī)電流需求可以有利地用于其控制。按照權(quán)利要求9的改進(jìn)方案，所述基準(zhǔn)體有利地由用于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的材料或由不僅 用于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)也用于波長標(biāo)準(zhǔn)的材料組合制成。按照權(quán)利要求10的改進(jìn)方案，所述用于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)體有利地由低密度的燒 結(jié)的聚四氟乙烯制成。按照權(quán)利要求11的改進(jìn)方案，所述用于組合的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)和波長標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)體具有以稀土元素填充的成份，其中這些稀土元素適合于光譜儀系統(tǒng)的波長校準(zhǔn)。按照權(quán)利要求12的改進(jìn)方案，所述驅(qū)動(dòng)裝置和光輻射源與外殼里面的控制裝置 連接。在此例如一個(gè)可編程的控制裝置也作為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。此外具有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器有利地是控制裝置的組成部分。由此也可以實(shí)現(xiàn)沒有基準(zhǔn)的物質(zhì)分析。按照權(quán)利要求13的改進(jìn)方案，在光譜儀測(cè)量頭外設(shè)置擴(kuò)散或定向反射器使 得要被分析的物質(zhì)位于光譜儀測(cè)量頭與反射器之間并由此也可以以透射或透-反射 (Transflexion)方法分析透明或半透明的物質(zhì)。由此能夠使該結(jié)構(gòu)也用于透射測(cè)量，否則 在透射測(cè)量過程中就不能如此簡單地實(shí)現(xiàn)對(duì)非常接近試樣的基準(zhǔn)的測(cè)量。按照權(quán)利要求14的改進(jìn)方案，設(shè)置成像光路使得位于與光譜儀測(cè)量頭間隔中的 物質(zhì)通過光輻射源以光輻射加載并且將從該物質(zhì)反射的光輻射耦合輸入到光導(dǎo)里面。按照權(quán)利要求15的改進(jìn)方案，所述光輻射源和光導(dǎo)有利地設(shè)置使得其輻射軸平 行或幾乎平行地延伸。由此可以實(shí)現(xiàn)，要被分析的物質(zhì)還在與窗口間隔時(shí)也反射足夠的光 輻射。此外也可以實(shí)現(xiàn)光輻射進(jìn)入到該物質(zhì)里更深的深度。在此進(jìn)入深度取決于物質(zhì)的密 度。按照權(quán)利要求16的改進(jìn)方案，所述光輻射源和光導(dǎo)有利地以這個(gè)角度相對(duì)于窗 口設(shè)置使得窗口的直接反射不耦合輸入到光導(dǎo)里面。避免由于在窗口上反射引起的分析誤差。按照權(quán)利要求17的改進(jìn)方案，所述光輻射源配有用于使光輻射成束的透鏡。通過 靠近光輻射源設(shè)置的或集成到這種光輻射源里面的聚集透鏡可以有利地改善照射物質(zhì)的 效應(yīng)。


在附圖中分別概略性地示出本發(fā)明的實(shí)施例并且在下面詳細(xì)描述。附圖中圖la和lb示出一個(gè)光譜儀測(cè)量頭，具有移動(dòng)作用的驅(qū)動(dòng)裝置和光輻射的端面出
n,圖2a和2b示出一個(gè)光譜儀測(cè)量頭，具有移動(dòng)作用的驅(qū)動(dòng)裝置和光輻射的側(cè)面出
n,圖3示出一個(gè)光譜儀測(cè)量頭，具有彎曲振動(dòng)器和光輻射的端面出口，圖4示出一個(gè)光譜儀系統(tǒng)，具有光譜儀測(cè)量頭。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例在第一實(shí)施例中，一種用于分析流體、膏狀或固體物質(zhì)的特性參數(shù)的、用于光譜儀 系統(tǒng)的光譜儀測(cè)量頭主要具有在設(shè)有窗口 7的外殼6里面的可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子1、光輻射源 2、基準(zhǔn)體3、驅(qū)動(dòng)裝置4和光導(dǎo)5的至少一個(gè)端部部位。圖1以原理圖示出一個(gè)光譜儀測(cè)量頭，具有移動(dòng)作用的驅(qū)動(dòng)裝置和光輻射的端面 出口。窗口 7位于由套構(gòu)成的外殼6的端面上。設(shè)置可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子1和光輻射源2使得光輻射源的光輻射或者入射到基準(zhǔn)體3上(圖la中的視圖)，或者通過窗口 7入射到要被分析的物質(zhì)上(圖lb中的視圖)?？尚D(zhuǎn)支承的鏡子1是搖板機(jī)構(gòu)9的第一臂。在搖板機(jī)構(gòu)9的第二臂上耦聯(lián)驅(qū)動(dòng) 裝置4。這個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置由移動(dòng)作用的驅(qū)動(dòng)裝置、最好由帶有用于活動(dòng)部件復(fù)位簧的電磁驅(qū)動(dòng) 裝置構(gòu)成。這個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的活動(dòng)部件通過連桿8耦聯(lián)在搖板機(jī)構(gòu)9上。在外殼6里面還設(shè)置光導(dǎo)5使得至少一部分由基準(zhǔn)體或要被分析的物質(zhì)的表面 反射的光輻射耦合輸入到光導(dǎo)5里面。為此光導(dǎo)5的末端部位位于光輻射源2上或與其間 隔開。搖板機(jī)構(gòu)9的旋轉(zhuǎn)鉸鏈10設(shè)置在窗口 7與基準(zhǔn)體3之間。由此保證，光輻射源2 的光輻射在鏡子1處于最終位置時(shí)能夠進(jìn)入到基準(zhǔn)體3上并且由此所得到的來自基準(zhǔn)體3 表面的光輻射至少部分地進(jìn)入到光導(dǎo)5的端面(圖la中的視圖)?；鶞?zhǔn)體3由用于波長標(biāo)準(zhǔn)的材料、尤其是稀土元素制成，和/或由用于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的 材料、尤其是燒結(jié)的低密度聚四氟乙烯的材料制成。在鏡子1的另一最終位置，光輻射直接從光輻射源2通過窗口 7進(jìn)入到要被分析 的物質(zhì)，并且由此所得到的要被分析物質(zhì)的光輻射至少部分地進(jìn)入光導(dǎo)5的端面(圖lb中 的視圖)。在第一實(shí)施例的一個(gè)示例中窗口 7也可以是外殼6側(cè)壁的組成部分。為此基準(zhǔn)體 3的定位方向和窗口 7的定位方向與該實(shí)施例相比被調(diào)換了。第二實(shí)施例在第二實(shí)施例中一種用于分析流體、膏狀或固體物質(zhì)的特性參數(shù)的、用于光譜儀 系統(tǒng)的光譜儀測(cè)量頭主要具有在側(cè)壁中設(shè)有窗口 7的外殼6里面的可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子1、光 輻射源2、基準(zhǔn)體3、驅(qū)動(dòng)裝置4和光導(dǎo)5的至少一個(gè)端部部位。圖2以原理圖示出一個(gè)光譜儀測(cè)量頭，具有移動(dòng)作用的驅(qū)動(dòng)裝置和光輻射的側(cè)面 出口。用于鏡子1的旋轉(zhuǎn)鉸鏈10、基準(zhǔn)體3和用于固定光導(dǎo)5的保持架相互間隔地設(shè)置， 并且不僅相對(duì)于光輻射源2而且相對(duì)于光導(dǎo)5的端部部位間隔地設(shè)置。在此旋轉(zhuǎn)鉸鏈10、 基準(zhǔn)體3和保持架可以通過固定部件相互連接。設(shè)置可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子1和光輻射源2使得光輻射或者入射到基準(zhǔn)體3上(圖 2a中的視圖)或者通過窗口 7入射到要被分析的物質(zhì)上(圖2b中的視圖)?？尚D(zhuǎn)支承的鏡子1是搖板機(jī)構(gòu)9的第一臂。在搖板機(jī)構(gòu)9的第二臂上耦聯(lián)驅(qū)動(dòng) 裝置4。這個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置由移動(dòng)作用的驅(qū)動(dòng)裝置、最好由帶有用于活動(dòng)部件復(fù)位簧的電磁驅(qū)動(dòng) 裝置構(gòu)成。在外殼6里面還這樣設(shè)置光導(dǎo)5，使至少一部分由基準(zhǔn)體3或要被分析的物質(zhì)的表 面反射的光輻射耦合輸入到光導(dǎo)5里面。為此光導(dǎo)5的末端部位在保持架中位于光輻射源 2處或與其間隔開。設(shè)置旋轉(zhuǎn)鉸鏈10使得來自光輻射源2的光輻射在鏡子1的一個(gè)末端位置通過窗 口 7入射到要被分析的物質(zhì)，并且由此所得到的來自要被分析的物質(zhì)表面的光輻射至少部 分地通過窗口 7、鏡子1入射到光導(dǎo)5的端面(圖2b中的視圖)。在這種情況下不控制驅(qū)
動(dòng)裝置。在鏡子1的另一個(gè)末端位置光輻射直接從光輻射源2進(jìn)入到基準(zhǔn)體3，并且由此所
8得到來自基準(zhǔn)體3的光輻射至少部分地進(jìn)入光導(dǎo)5的端面(圖2a中的視圖)?；鶞?zhǔn)體由波 長標(biāo)準(zhǔn)的材料、尤其是稀土元素制成，和/或由強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的材料、尤其是燒結(jié)的低密度聚四 氟乙烯的材料制成。在本實(shí)施例的示例中可以設(shè)置兩個(gè)光輻射源2。在此這樣設(shè)置這些光輻射源2，使 至少一個(gè)光輻射源2的光輻射或者入射到外殼6里面的基準(zhǔn)體3上，或者通過外殼6的窗 口 7入射到要被分析的物質(zhì)上。在此光導(dǎo)5位于這些光輻射源2之間，由此使至少一部分 由基準(zhǔn)體3或要被分析的物質(zhì)的表面反射或透射的光輻射耦合輸入到光導(dǎo)5里面。在本實(shí)施例的另一示例中搖板機(jī)構(gòu)9、搖板機(jī)構(gòu)9的旋轉(zhuǎn)鉸鏈10、基準(zhǔn)體3、光輻射 源2和驅(qū)動(dòng)裝置4位于由基體構(gòu)成的基板上，由此實(shí)現(xiàn)一個(gè)結(jié)構(gòu)組件。為此基板在第一實(shí)施例中設(shè)置在窗口 7上，或者在第二實(shí)施例中設(shè)置在外殼6的 底部上。在第一種情況下基板在窗口 7和相關(guān)的要被分析的物質(zhì)的方向上具有通過光輻 射源2的光輻射的穿孔。在本實(shí)施例的另一示例中可以設(shè)置作為彎曲振動(dòng)器11的彎曲梁代替電磁驅(qū)動(dòng)裝 置。它例如是壓電的彎曲振動(dòng)器，尤其是雙壓電致動(dòng)器或三壓電致動(dòng)器，由此可以實(shí)現(xiàn)足夠 大的彎曲。為此使彎曲梁11耦聯(lián)在搖板機(jī)構(gòu)9的第二臂上。圖3概略性地示出了一個(gè)光譜儀測(cè)量頭，具有彎曲致動(dòng)器和光輻射的端面出口。第一實(shí)施例的至少一個(gè)光譜儀測(cè)量頭12或第二實(shí)施例的至少一個(gè)光譜儀測(cè)量頭 12與光譜儀13連接，并因此形成一個(gè)用于待分析的物質(zhì)所組成的測(cè)量體14的光譜儀系統(tǒng)。圖4概略性地示出了一個(gè)光譜儀系統(tǒng)，具有光譜儀測(cè)量頭。光譜儀測(cè)量頭與相關(guān)的光譜儀形成一個(gè)公知的光譜儀系統(tǒng)。通過光譜儀系統(tǒng)可以 檢測(cè)吸收光譜。分光計(jì)本身是公知的棱鏡光譜儀、光柵光譜儀或FTIR光譜儀。在棱鏡光譜儀中使用作為色散元件的棱鏡。在此入射的光輻射分解成其各個(gè)波 長。通過獲得的光譜分量可以推斷物質(zhì)的組分。此外，如果已知所使用的光輻射波長的話， 棱鏡光譜儀也可以用于測(cè)量物質(zhì)的折射率、反射率或透射率如果由衍射光柵代替棱鏡，則構(gòu)成光柵光譜儀。在此在光柵上的光衍射用于光輻 射的色散。光輻射進(jìn)入到至少一個(gè)縫隙形的輻射入口?？p隙的方向?qū)?yīng)于衍射光柵的條紋 /線的方向。衍射/干涉產(chǎn)生光譜，它利用半導(dǎo)體檢測(cè)器檢測(cè)。另一形式是傅立葉變換紅外線光譜儀，其中在調(diào)整干涉儀時(shí)通過傅立葉變換計(jì)算光譜。
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權(quán)利要求
一種用于分析流體、膏狀或固體物質(zhì)的特性參數(shù)的、用于光譜儀系統(tǒng)的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，在外殼(6)中設(shè)置可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子(1)和至少一個(gè)光輻射源(2)或一個(gè)輸出耦合光輻射的裝置使得光輻射通過可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子(1)的偏轉(zhuǎn)，或者入射到外殼(6)中的基準(zhǔn)體(3)上或者通過外殼(6)的窗口(7)入射到所述物質(zhì)上，為了偏轉(zhuǎn)，該可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子(1)機(jī)械地耦聯(lián)在驅(qū)動(dòng)裝置(4)或外殼(6)里面的彎曲梁(11)上，在外殼(6)中設(shè)置至少一個(gè)光導(dǎo)(5)使得至少一部分由基準(zhǔn)體(3)或物質(zhì)表面反射或者透射的光輻射耦合輸入到光導(dǎo)(5)里面。
2.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，所述可旋轉(zhuǎn)地支承的鏡子(1)是搖 板機(jī)構(gòu)(9)的第一臂并且在該搖板機(jī)構(gòu)(9)的第二臂上耦聯(lián)驅(qū)動(dòng)裝置(4)或彎曲梁(11)。
3.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，所述可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子(1)的旋轉(zhuǎn) 鉸鏈耦聯(lián)在驅(qū)動(dòng)裝置(4)上，在外殼(6)中設(shè)置用于該可旋轉(zhuǎn)地支承的鏡子(1)的、并位于 其背面上的滑塊或滾動(dòng)體和至少一個(gè)作用于該可旋轉(zhuǎn)地支承的鏡子(1)上的彈性部件使 得彈性力在滑塊或滾動(dòng)體方向上起作用并且使旋轉(zhuǎn)鉸鏈與滑塊間隔地、直線導(dǎo)引地活動(dòng)， 由此使該可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子(1)在相對(duì)于導(dǎo)向體進(jìn)行活動(dòng)時(shí)偏轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，一個(gè)至少用于旋轉(zhuǎn)鉸鏈(10)或具 有可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子⑴的旋轉(zhuǎn)鉸鏈(10)的基體配有一個(gè)用于窗口(7)的加熱元件。
5.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，在外殼(6)中設(shè)置可旋轉(zhuǎn)支承的 鏡子(1)和兩個(gè)光輻射源(2)使得至少一個(gè)光輻射源(2)的光輻射分別或者入射到外殼 (6)里面的基準(zhǔn)體(3)上或者通過外殼(6)的窗口(7)入射到所述物質(zhì)上，并且在外殼(6) 中設(shè)置光導(dǎo)(5)的端面，使得至少一部分由基準(zhǔn)體(3)或所述物質(zhì)的表面反射的或透射的 光輻射耦合輸入到光導(dǎo)(5)里面。
6.如權(quán)利要求1或2所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，一個(gè)基體、搖板機(jī)構(gòu)(9)、搖板 機(jī)構(gòu)(9)的旋轉(zhuǎn)鉸鏈、基準(zhǔn)體(3)、驅(qū)動(dòng)裝置(4)和光輻射源(2)或輸出耦合光輻射的裝置 是一個(gè)組件的組成部分。
7.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，所述窗口(7)是外殼(6)的端壁或 側(cè)壁的組成部分。
8.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置(4)是移動(dòng)作用的、 具有用于活動(dòng)部件的復(fù)位簧的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，移動(dòng)作用的壓電驅(qū)動(dòng)裝置，具有螺桿/螺母 系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，或彎曲梁(11)、最好是壓電的彎曲振動(dòng)器。
9.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，所述基準(zhǔn)體(3)由強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的材料 或由不僅強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)也波長標(biāo)準(zhǔn)的材料組合制成。
10.如權(quán)利要求9所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，所述用于強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)體(3) 由低密度的燒結(jié)的聚四氟乙烯制成。
11.如權(quán)利要求9所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，所述組合的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)和波長標(biāo)準(zhǔn) 的基準(zhǔn)體(3)具有以稀土元素填充的成份，其中這些稀土元素適合于光譜儀系統(tǒng)的波長校 準(zhǔn)。
12.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置(4)和光輻射源 (2)與外殼(6)里面的控制裝置連接，并且尤其具有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是控制裝置的 組成部分。
13.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，在光譜儀測(cè)量頭(12)以外設(shè)置一 個(gè)漫反射的或定向反射的反射器使得要被分析的物質(zhì)位于光譜儀測(cè)量頭與反射器之間并 由此也可以以透射或透-反射方式分析透明或半透明的物質(zhì)。
14.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，設(shè)置成像光學(xué)系統(tǒng)使得由光輻 射源(2)將光輻射加到與光譜儀測(cè)量頭間隔布置的物質(zhì)上，并且將從該物質(zhì)反射的光輻射 耦合輸入到光導(dǎo)(5)里面。
15.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，設(shè)置所述光輻射源(2)和光導(dǎo) (5)使得各輻射軸平行或幾乎平行地延伸。
16.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，設(shè)置所述光輻射源(2)和光導(dǎo) (5)相對(duì)于窗口(7)使得窗口(7)的直接反射不由光導(dǎo)(5)吸收。
17.如權(quán)利要求1所述的光譜儀測(cè)量頭，其特征在于，所述光輻射源(2)配有用于使光 輻射會(huì)聚的透鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)用于分析流體、膏狀或固體物質(zhì)的特性參數(shù)的、用于光譜儀系統(tǒng)的光譜儀測(cè)量頭(12)。其特征尤其在于擁有一個(gè)長時(shí)間穩(wěn)定的、少維護(hù)的且簡單構(gòu)成的光譜儀測(cè)量頭。為此在外殼(6)里面設(shè)置可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子(1)和至少一個(gè)光輻射源(2)或一個(gè)輸出耦合光輻射的裝置使得光輻射通過可旋轉(zhuǎn)支承的鏡子的偏轉(zhuǎn)，或者入射到外殼里面的基準(zhǔn)體(3)上或者通過外殼的窗口(7)入射到要被分析的物質(zhì)(14)上。為此使鏡子(1)機(jī)械地耦聯(lián)在驅(qū)動(dòng)裝置(4)或耦聯(lián)在外殼中也作為彎曲振動(dòng)器的彎曲梁上。此外在外殼里面設(shè)置至少一個(gè)光導(dǎo)(5)使得至少一部分由基準(zhǔn)體或要被分析的物質(zhì)表面反射或透射的光輻射耦合輸入到光導(dǎo)里面。在光譜儀測(cè)量頭中有利地將光輻射源與發(fā)光機(jī)構(gòu)結(jié)合成整體，由此能夠低損耗地照射物質(zhì)或基準(zhǔn)體。
文檔編號(hào)G01N21/27GK101981435SQ200880118506
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者M·勞, U·基爾申奈爾 申請(qǐng)人:光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)協(xié)會(huì)森創(chuàng)尼克有限公司;布勒股份公司