專利名稱：基于微機(jī)電技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于近紅外無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型微機(jī)電技術(shù)(MEMS)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀。
背景技術(shù)：
近紅外光譜分析作為一種快速高效的分析方法，可以對(duì)包括從氣體到透明或混濁的液體、從勻漿到粉末、從固體材料到生物組織等各種樣品進(jìn)行快速、精確的定量或定性分析。近紅外光譜分析(NIR)是近十年來發(fā)展最為迅速的高新分析技術(shù)之一，它樣品用量少且不破壞樣品，無需對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理，并可在廣2分鐘的極短時(shí)間內(nèi)對(duì)樣品中的多種成分同時(shí)進(jìn)行定量分析，具有成本低，速度快，精度高，無污染，便于實(shí)時(shí)、在線分析和控制等優(yōu)點(diǎn)。
近紅外檢測(cè)技術(shù)在農(nóng)業(yè)、石化、制藥、食品等領(lǐng)域都得到很好應(yīng)用，并取得極好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。如農(nóng)產(chǎn)品中的谷物產(chǎn)品檢驗(yàn)、奶制品的成分檢測(cè)；制藥工業(yè)中成品的檢測(cè)以及制備過程中各個(gè)階段半成品的在線監(jiān)控。在藥物檢驗(yàn)中，近紅外光譜分析技術(shù)已是一項(xiàng)大量推廣的藥物真?zhèn)蔚呐袆e手段。近紅外光譜分析技術(shù)在中藥原材料的品質(zhì)判別以及制劑中的有效成分分析方面也有應(yīng)用。我國盛產(chǎn)茶葉，用近紅外光譜分析技術(shù)快速研究茶葉等級(jí)以及茶制品過程的在線檢測(cè)都已有報(bào)道。近年來，近紅外光譜分析在石化領(lǐng)域中已得到廣泛應(yīng)用，并逐漸應(yīng)用到在線過程分析。傳統(tǒng)的近紅外光譜分析儀種類很多，可以分為固定波長型和掃描型，固定波長型又分為濾光片型與LED型，濾光片型近紅外光譜分析儀采用若干片干涉濾光片對(duì)光源發(fā)射出的光進(jìn)行分光，測(cè)量時(shí)根據(jù)需要的波長轉(zhuǎn)動(dòng)片輪選擇合適的一個(gè)濾光片光路，儀器體積大不方便攜帶，這種分析儀的單色光的譜帶較寬，波長分辨率差，功耗大，有效光功率小，壽命短。發(fā)光二極管(LED)型近紅外光譜分析儀是采用LED作為光源，用不同的發(fā)光二極管產(chǎn)生不同的波長，該類近紅外分析儀的光譜半寬過大達(dá)到30nm以上，滿足不了對(duì)于精確的特定波長的選擇要求，此外有些儀器上還是會(huì)采用LED加濾光片的方式，同樣會(huì)出現(xiàn)有效光功率過小的情況，影響測(cè)量精度和準(zhǔn)確性。掃描型又分為光柵型、傅里葉型、聲光可調(diào)濾光器型(A0TF型)和多通道型。光柵型近紅外分析儀采用的是光柵分光，因此狹縫的限制使其分辨率和靈敏度較低，且對(duì)光路要求嚴(yán)格，外界光強(qiáng)會(huì)影響測(cè)試結(jié)果，掃描速度慢。傅里葉型近紅外分析儀因帶有移動(dòng)部件，在掃描過程中會(huì)發(fā)生晃動(dòng)和偏轉(zhuǎn)，造成干涉信號(hào)的不穩(wěn)定，靈敏度下降。聲光可調(diào)濾光器型(A0TF型)近紅外分析儀使用交變電場(chǎng)控制晶體的排列實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合光的分光，分光的譜帶較寬，分辨率較低，且自然界的雜光會(huì)有影響。多通道型近紅外分析儀的原理為光源發(fā)出的光經(jīng)過樣品后聚焦到固定光柵上，經(jīng)全息光柵色散后的光由多通道檢測(cè)器同時(shí)檢測(cè)。其缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)范圍有限，且對(duì)溫度敏感。基于微機(jī)電系統(tǒng)MEMS技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀由于米用MEMS動(dòng)態(tài)掃描微鏡技術(shù)和單元InGaAs探測(cè)器技術(shù)，克服現(xiàn)有近紅外光譜儀采用濾光片型、光柵掃描型、傅立葉變換型、陣列檢測(cè)型和聲光調(diào)諧型等分光技術(shù)時(shí)的體積龐大、光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了光譜儀的微型化；國外小型近紅外光譜儀售價(jià)在40萬元左右，中檔產(chǎn)品在150萬元左右，本研發(fā)的基于微機(jī)電系統(tǒng)MEMS技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，具有很高的性能價(jià)格比和良好的競爭力，其價(jià)格只有進(jìn)口儀器的六分之一。小型產(chǎn)品定價(jià)在5萬元左右，中檔產(chǎn)品在15萬元左右。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)的近紅外光譜分析儀所存在的局限性,提供了一種基于微機(jī)電系統(tǒng)MEMS技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀?；谖C(jī)電系統(tǒng)MEMS技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀,該儀器包括微機(jī)電系統(tǒng)的分光器件、積分球、樣品杯、微處理器、鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元；所述的微機(jī)電系統(tǒng)分光器件通過光纖與積分球連接，光源發(fā)出的近紅外光與待測(cè)物料相互作用后在積分球內(nèi)壁經(jīng)過多次反射后通過光纖進(jìn)入微機(jī)電系統(tǒng)近紅外光譜分析儀；所述的積分球包括集成于積分球壁上的光入射孔、探測(cè)器口和樣品杯入口，樣品杯由樣品杯 入口與積分球連接；鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置置于儀器的外殼上，與微處理器相連；計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元通過USB接口與微處理器相連；進(jìn)入微機(jī)電系統(tǒng)分光器件的光經(jīng)過微機(jī)系統(tǒng)電控制的微鏡分光后由近紅外光電探測(cè)器測(cè)出的光信號(hào)變化通過前置放大電路與微處理器相連。其中所述的微機(jī)電系統(tǒng)分光器件，其包括光纖連接器、光纖準(zhǔn)直器、掃描反射微鏡、閃耀光柵、聚焦反射鏡、狹縫和探測(cè)器；待測(cè)光信號(hào)由光纖連接器接入光路，光纖準(zhǔn)直器位于光纖連接器的后部，光信號(hào)經(jīng)由光纖連接器和光纖準(zhǔn)直器后，形成準(zhǔn)直光入射到掃描反射微鏡上，掃描反射微鏡反射光信號(hào)至閃耀光柵，閃耀光柵將入射復(fù)色光分解成不同波長的單色光，單色光入射到聚焦鏡反射鏡上，由聚焦鏡反射鏡會(huì)聚并反射通過狹縫至探測(cè)器上，探測(cè)器放置于聚焦反射鏡的會(huì)聚方向，探測(cè)器測(cè)量接收的單色光的強(qiáng)度；掃描反射微鏡的鏡面作周期性擺動(dòng)，使得入射復(fù)色光在閃耀光柵上的入射角度和出射單色光的空間位置呈周期性變化，經(jīng)過聚焦鏡反射鏡會(huì)聚后，通過狹縫依次進(jìn)入探測(cè)器中，實(shí)現(xiàn)全光譜的掃描。其中所述的積分球的樣品杯入口有用來使樣品杯固定的凹槽與定位銷；光通過光入射孔進(jìn)入積分球，樣品杯由樣品杯入口置入積分球，并旋轉(zhuǎn)樣品杯直至定位銷進(jìn)入法蘭圈凹槽，將其位置固定。光照射在樣品杯的底部，經(jīng)物料吸收后的漫反射光在積分球內(nèi)壁不斷發(fā)生反射，經(jīng)積分球內(nèi)表面多次反射后的光進(jìn)入到微機(jī)電系統(tǒng)的光譜儀內(nèi)進(jìn)行分光，同時(shí)經(jīng)微機(jī)電系統(tǒng)中的近紅外探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳到微處理器。其中所述的樣品杯采用低羥基石英玻璃制作，形狀采用圓柱形，下端加底，并采用法蘭圈來固定樣品杯與積分球接觸，法蘭圈上有凹槽用于檢測(cè)時(shí)使積分球上的定位銷置入以便更精確的定位；樣品杯由積分球樣品室入口垂直放置到積分球上，實(shí)現(xiàn)樣品對(duì)近紅外光的表面吸收，根據(jù)樣品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同直徑的樣品室規(guī)格和測(cè)量模型參數(shù)。采用本發(fā)明所提供的基于微機(jī)電系統(tǒng)MEMS技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀，由于采用了先進(jìn)的微機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行分光，不但實(shí)現(xiàn)了近紅外光譜儀器的小型化和微型化，為研發(fā)后續(xù)的手提式農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外快速檢測(cè)儀器創(chuàng)造了基本條件外，還因?yàn)闄z測(cè)的是物料連續(xù)近紅外漫反射光譜，從而可以非常方便地對(duì)衡量農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的多種成分含量指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明采用積分球漫反射方式對(duì)攜帶樣品信息的光信號(hào)進(jìn)行收集并傳到微處理器進(jìn)行處理。


圖I是本發(fā)明所提供的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)近紅外分析儀的結(jié)構(gòu) 圖2是本發(fā)明所提供的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)近紅外分析儀的分光結(jié)構(gòu) 圖3是本發(fā)明所提供的積分球剖面示意圖與樣品杯結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明所提供的樣品杯結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖I是本發(fā)明所提供的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)近紅外光譜分析儀的組成結(jié)構(gòu)示意圖，該儀器包括微機(jī)電系統(tǒng)分光器件14、積分球20、樣品杯30、微處理器50、鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置60，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元70 ;所述的微機(jī)電系統(tǒng)分光器件14通過光纖13與積分球20連接，微機(jī)電系統(tǒng)分光器件14的光通過光纖13進(jìn)入積分球20 ;所述的積分球20包括集成于積分球壁上的光入射孔21、探測(cè)器口 25和樣品杯入口 22，樣品杯30由樣品杯入口 22與積分球20連接；鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置60置于儀器的外殼90上，與微處理器50相連。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元70通過USB接口 71與微處理器50相連；積分球20的外圓周上的探測(cè)器口 25上設(shè)探測(cè)器40，探測(cè)器測(cè)出的光信號(hào)變化通過前置放大電路與微處理器相連。圖2是本發(fā)明所提供的基于微機(jī)電系統(tǒng)MEMS (Micro-Electro-MechanicalSystems)技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀的微機(jī)電系統(tǒng)分光器件14的光路圖，如圖2所示，其包括光纖連接器I、光纖準(zhǔn)直器2、掃描反射微鏡3、閃耀光柵4、聚焦反射鏡5、狹縫6和探測(cè)器7 ;待測(cè)光信號(hào)由光纖連接器I接入光路，光纖準(zhǔn)直器2位于光纖連接器I的后部，光信號(hào)經(jīng)由光纖連接器I和光纖準(zhǔn)直器2后,形成準(zhǔn)直光入射到掃描反射微鏡3上,掃描反射微鏡3反射光信號(hào)至閃耀光柵4，閃耀光柵4將入射復(fù)色光分解成不同波長的單色光，單色光入射到聚焦鏡反射鏡5上，由聚焦鏡反射鏡5會(huì)聚并反射通過狹縫6至探測(cè)器7上，探測(cè)器7放置于聚焦反射鏡5的會(huì)聚方向，探測(cè)器5測(cè)量接收的單色光的強(qiáng)度；掃描反射微鏡3的鏡面作周期性擺動(dòng)，使得入射復(fù)色光在閃耀光柵4上的入射角度和出射單色光的空間位置呈周期性變化，經(jīng)過聚焦鏡反射鏡5會(huì)聚后，通過狹縫依次進(jìn)入探測(cè)器7中，實(shí)現(xiàn)全光譜的掃描。如圖3所不所述的積分球,包括集成于積分球底座26的入光孔10、樣品杯入口 22和連接MEMS光譜儀光纖的接口 25組成，樣品杯入口 22有用來使樣品杯固定的凹槽23與定位銷24 ;光通過入光孔10進(jìn)入積分球20，樣品杯30由樣品杯入口 22置入積分球20，并旋轉(zhuǎn)樣品杯30直至定位銷24進(jìn)入法蘭圈31凹槽32，將其位置固定。光照射在樣品杯30中的物料上后，物料吸收后的漫反射近紅外光在在積分球20內(nèi)壁不斷發(fā)生反射使得積分球20內(nèi)表面的光強(qiáng)度達(dá)到一致，連接MEMS光譜儀光纖的25中放入光譜儀的入射光纖13攜帶樣品信息的光信號(hào)輸入到微機(jī)電系統(tǒng)分光器件14進(jìn)行分光，由光譜儀中的探測(cè)器7將單色光強(qiáng)度變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳到微處理器50。如圖4所示，所述的樣品杯30采用低羥基石英玻璃制作，形狀采用圓柱形，下端加底，并采用法蘭圈31來固定插入積分球的深度，法蘭圈31上有凹槽32用于檢測(cè)時(shí)使積分球20上的定位銷24置入以便更精確的定位；樣品杯30由積分球樣品室入口 22垂直放入到積分球20內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)樣品對(duì)近紅外光的體吸收，根據(jù)樣品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同直徑的樣品室規(guī)格和測(cè)量模型參數(shù)。所述的光導(dǎo)纖維13，用于接收均分布于積分球內(nèi)壁的所測(cè)物質(zhì)的漫透射光譜信號(hào)，并把這些攜帶有樣品信息的近紅外光信號(hào)送入微機(jī)電系統(tǒng)分光器件14中轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。所述的微處理器50對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行處理,其中包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)控制模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算模塊、存儲(chǔ)器模塊和顯示模塊。所述的A/D轉(zhuǎn)換模塊用于將探測(cè)器40輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、運(yùn)算。所屬的A/D轉(zhuǎn)換模塊可以采用A/D轉(zhuǎn)換器，其構(gòu)成和連接為本領(lǐng)域人員所公知。 所述的存儲(chǔ)器模塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理程序和存儲(chǔ)執(zhí)行該程序時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，所以所述的存儲(chǔ)器包括存儲(chǔ)器處理程序和存儲(chǔ)執(zhí)行該程序時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的區(qū)域。所述的運(yùn)算模塊可以根據(jù)預(yù)先測(cè)定的樣品建立樣品模型，并根據(jù)該樣品模型對(duì)要測(cè)定的樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)。所述的鍵盤輸入與結(jié)果在微處理器50中的顯示模塊中顯示，鍵盤輸入用于對(duì)檢測(cè)的模式進(jìn)行選擇，對(duì)光功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)處理模式選擇。顯示器用于對(duì)處理結(jié)果的顯示。用于對(duì)數(shù)據(jù)的處理，并建立模型，通過USB接口 71，將建立的模型傳到微處理器50的相應(yīng)存儲(chǔ)器中，便于以后對(duì)其直接調(diào)用。所述的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)近紅外光譜分析儀還包括外殼90、電源插頭85、開關(guān)80、USB接口 71，用于控制整個(gè)儀器，如圖I所示。樣本的測(cè)試操作如下
I.插上電源85，打開電源開關(guān)80，對(duì)裝置各附件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如設(shè)置光源強(qiáng)度、暗電流檢測(cè)、本底檢測(cè)等。2.將待測(cè)樣品裝入樣品杯30，樣品量為沒過法蘭圈31，由樣品杯入口 22置入積分球20內(nèi)。光源發(fā)出的光經(jīng)過入射光孔10照射到待測(cè)樣品表面，并在積分球20內(nèi)不斷發(fā)生反射，樣品杯中樣品對(duì)光進(jìn)行充分吸收，隨后光導(dǎo)纖維40將攜帶有樣品信息的光輸入到微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的近紅外光譜儀器中轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳到微處理器50中，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換裝置將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并選取已經(jīng)建立的模型對(duì)測(cè)試量進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算得到的該物質(zhì)的某項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)值通過鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置顯示出來。3.將測(cè)試后的樣品取出，清掃樣品杯，做下一次測(cè)試準(zhǔn)備。下面通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明做具體說明。本發(fā)明可以測(cè)量多種物質(zhì)的成分含量，在此只舉一個(gè)用于芝麻水分含量檢測(cè)的實(shí)施實(shí)例，其他樣品的檢測(cè)可參照該實(shí)施實(shí)例的檢測(cè)方法。取不同水分的芝麻若干份(100份左右)，一部分作為校正集(70份左右)，其余部分作為預(yù)測(cè)集(30份左右)。按照現(xiàn)行芝麻質(zhì)量檢查的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB8304-87測(cè)定所有樣品的含水量作為實(shí)測(cè)值；用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)近紅外光譜分析儀對(duì)其進(jìn)行光譜采集，把檢測(cè)器得到的吸收光譜信號(hào)值保存在微處理器50中。然后通過USB通信接口 71將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元中，建立光譜信號(hào)值與芝麻含水量之間的關(guān)聯(lián)模型。將得到的模型參數(shù)通過USB通信接口 71寫入到光譜儀的微處理器50相應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)中。接下來就可以對(duì)未知水分含量的芝麻進(jìn)行快速測(cè)定。插上電源線85，打開電源開關(guān)80，通過鍵盤輸入與顯示模塊選擇檢測(cè)模式為芝麻水分檢測(cè)；用待測(cè)芝麻將樣品杯30裝至沒過法蘭圈，加蓋，由樣品杯入口 22置入旋轉(zhuǎn)至定位銷24置于法蘭圈凹槽32內(nèi)，開始檢測(cè)；按照事先設(shè)定的程序，光源發(fā)出的進(jìn)入積分球20，在其內(nèi)壁和樣品表面不斷發(fā)生反射，樣品杯30中樣品對(duì)光進(jìn)行充分吸收，漫反射出來的光由光導(dǎo)纖維40收集并輸入到微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的近紅外光譜儀中；檢測(cè)器將攜帶樣品信息的近紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再通過A/D轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸入微處理器50中；微處理器接受此光譜信號(hào)值并把光譜信號(hào)值代入模型計(jì)算，在鍵盤輸入與結(jié)果顯示模塊上即可顯示該芝麻含水量，至此芝麻含水量檢測(cè)結(jié)束。上述近紅外檢測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)儀器的建模，模型建立后，實(shí)現(xiàn)品質(zhì)指標(biāo)的快速檢測(cè)和顯示。
該實(shí)例僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施實(shí)例。顯然，本發(fā)明不僅限于此，還可以有許多變形，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.基于微機(jī)電技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀，其特征在于包括微機(jī)電系統(tǒng)的分光器件、積分球、樣品杯、微處理器、鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元；所述的微機(jī)電系統(tǒng)分光器件通過光纖與積分球連接，光源發(fā)出的近紅外光與待測(cè)物料相互作用后在積分球內(nèi)壁經(jīng)過多次反射后通過光纖進(jìn)入微機(jī)電系統(tǒng)近紅外光譜分析儀；所述的積分球包括集成于積分球壁上的光入射孔、探測(cè)器口和樣品杯入口，樣品杯由樣品杯入口與積分球連接；鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置置于儀器的外殼上，與微處理器相連；計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元通過USB接口與微處理器相連；進(jìn)入微機(jī)電系統(tǒng)分光器件的光經(jīng)過微機(jī)系統(tǒng)電控制的微鏡分光后由近紅外光電探測(cè)器測(cè)出的光信號(hào)變化通過前置放大電路與微處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于微機(jī)電技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀，其特征在于其中所述的微機(jī)電系統(tǒng)分光器件，包括光纖連接器、光纖準(zhǔn)直器、掃描反射微鏡、閃耀光柵、聚焦反射鏡、狹縫和探測(cè)器；待測(cè)光信號(hào)由光纖連接器接入光路，光纖準(zhǔn)直器位于光纖連接器的后部，光信號(hào)經(jīng)由光纖連接器和光纖準(zhǔn)直器后，形成準(zhǔn)直光入射到掃描反射微鏡 上，掃描反射微鏡反射光信號(hào)至閃耀光柵，閃耀光柵將入射復(fù)色光分解成不同波長的單色光，單色光入射到聚焦鏡反射鏡上，由聚焦鏡反射鏡會(huì)聚并反射通過狹縫至探測(cè)器上，探測(cè)器放置于聚焦反射鏡的會(huì)聚方向，探測(cè)器測(cè)量接收的單色光的強(qiáng)度；掃描反射微鏡的鏡面作周期性擺動(dòng)，使得入射復(fù)色光在閃耀光柵上的入射角度和出射單色光的空間位置呈周期性變化，經(jīng)過聚焦鏡反射鏡會(huì)聚后，通過狹縫依次進(jìn)入探測(cè)器中，實(shí)現(xiàn)全光譜的掃描。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于微機(jī)電技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀，其特征在于其中所述的積分球的樣品杯入口有用來使樣品杯固定的凹槽與定位銷；光通過光入射孔進(jìn)入積分球，樣品杯由樣品杯入口置入積分球，并旋轉(zhuǎn)樣品杯直至定位銷進(jìn)入法蘭圈凹槽，將其位置固定，光照射在樣品杯的底部，經(jīng)物料吸收后的漫反射光在積分球內(nèi)壁不斷發(fā)生反射，經(jīng)積分球內(nèi)表面多次反射后的光進(jìn)入到微機(jī)電系統(tǒng)的光譜儀內(nèi)進(jìn)行分光，同時(shí)經(jīng)微機(jī)電系統(tǒng)中的近紅外探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳到微處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于微機(jī)電技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀，其特征在于其中所述的樣品杯采用低羥基石英玻璃制作，形狀采用圓柱形，下端加底，并采用法蘭圈來固定樣品杯與積分球接觸，法蘭圈上有凹槽用于檢測(cè)時(shí)使積分球上的定位銷置入以便更精確的定位；樣品杯由積分球樣品室入口垂直放置到積分球上，實(shí)現(xiàn)樣品對(duì)近紅外光的表面吸收，根據(jù)樣品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同直徑的樣品室規(guī)格和測(cè)量模型參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明基于微機(jī)電技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外光譜分析儀，屬于近紅外無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該儀器包括微機(jī)電系統(tǒng)的分光器件、積分球、樣品杯、微處理器、鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元。采用了先進(jìn)的微機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行分光，不但實(shí)現(xiàn)了近紅外光譜儀器的小型化和微型化，為研發(fā)后續(xù)的手提式農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)近紅外快速檢測(cè)儀器創(chuàng)造了基本條件外，還因?yàn)闄z測(cè)的是物料連續(xù)近紅外漫反射光譜，從而可以非常方便地對(duì)衡量農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的多種成分含量指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明采用積分球漫反射方式對(duì)攜帶樣品信息的光信號(hào)進(jìn)行收集并傳到微處理器進(jìn)行處理。
文檔編號(hào)G01N21/01GK102890070SQ20121033846
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者龍濤, 劉正東, 陳斌 申請(qǐng)人:江蘇惠通集團(tuán)有限責(zé)任公司