專利名稱：透反射集光式漫反射光譜分析測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光學(xué)式分析測量儀器。
現(xiàn)有的漫反射光譜分析測量裝置多采用球面反射鏡式，透射式或積分球式集光系統(tǒng)，把待分析物質(zhì)的漫反射光盡可能多的收集到光電檢測器上。其中，球面反射鏡式的缺點是需要制作大口鏡的反光鏡，由于反光鏡的口徑大，焦距就不可能小，因此，反射式集光系統(tǒng)的體積大而又不可能把光點會聚得足夠?。煌干涫诫m然可有小的鏡片尺寸和較短的焦距，但在焦距相同的條件下，象差比反射鏡式大，總體結(jié)構(gòu)也不夠緊湊，而且對于紅外或紫外波長區(qū)的測量必須采用特殊的光學(xué)材料，發(fā)明專利(CN1051979A)即屬此類；但它要求被測量的樣品緊貼在積分球上，因此限制了使用范圍，另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，分別照明被分析測量物體的各種單色光，大都采用伺服電機(jī)帶動光源之前裝有不同波長濾光片的圓盤進(jìn)行轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)的，為了得到穩(wěn)定的信號輸出，該電機(jī)需配備復(fù)雜的穩(wěn)速驅(qū)動電路，因而體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
本實用新型的目的就是為克服上述缺點，而對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計出一促體積小而集光能力強的結(jié)構(gòu)。
本實用新型的技術(shù)方案是將現(xiàn)有技術(shù)的凹面反射鏡之前的窗片玻璃改為凸透鏡作為前置聚光鏡來提高物體漫反射光的收集角，同時使凹面反射鏡的口徑和焦距減小，以此來減小儀器的橫向和縱向尺寸。另外，將伺服電機(jī)改用市售的小型錄音機(jī)的電機(jī)，即永磁直流電子穩(wěn)速電動機(jī)并省去穩(wěn)速驅(qū)動電路，從而以減小儀器的總體尺寸。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)是由光源1、聚光鏡2，裝有不同波長帶通濾光片3的轉(zhuǎn)盤4，平面反射鏡5，前置聚光鏡6，凹面反射鏡7，光電探測器8，殼體9，信號放大器10，同步信號發(fā)生器11，穩(wěn)速電機(jī)12，信號處理與顯示系統(tǒng)13和電源14所組成。其中的前置聚光鏡、反射鏡、光電探測器與凹面反射鏡裝在同一殼體9中，它們的中心位于同一條直線上，該直線即為光軸。殼體9的側(cè)面有一個圓孔使來自光源的光經(jīng)過該圓孔進(jìn)入殼體再由反射鏡5反射，然后透過前置聚光鏡去照明物體(M)。在光源與殼體的圓孔之間安裝有聚光鏡2和其上裝有若干種不同波長帶通濾光片的轉(zhuǎn)盤4，該轉(zhuǎn)盤由穩(wěn)速電機(jī)(小型錄音機(jī)的電機(jī))驅(qū)動進(jìn)行穩(wěn)速轉(zhuǎn)動。隨著轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，使來自光源的白光依次經(jīng)過不同的濾光片，而獲得不同波長的單色光來分別照明被測的物體聚光鏡2與前置聚光鏡6組合成為準(zhǔn)直物鏡，使照明物體的單色光為平行光。因此，前置聚光鏡一般均為平凸透鏡，有時將中央部分做成平板玻璃其邊緣部為凸透鏡的形狀光。電探測器8安裝在物體(M)被前置聚光鏡和凹面反射鏡所成的象點位置上。穩(wěn)速電機(jī)12，光源1和信號處理與顯示系統(tǒng)13由同一個電源14供電本實用新型的優(yōu)點是體積小和攜帶方便。
下面對于附圖
進(jìn)行說明。首先由電源14向光源1、穩(wěn)速電機(jī)12及信號處理與顯示系統(tǒng)13供電，這時儀器處于工作狀態(tài)。打開光源1的開關(guān)則光源立刻發(fā)光、聚光鏡2收集光源的光，折射后經(jīng)過濾光片3變成單色光再由反射鏡5反射到前置聚光鏡，出射后成為平行光束照明體(M)。由于一般被分析測量的物體均為粗糙表面，因此將照明的單色光進(jìn)行浸反射，前置聚光鏡又將收集到的漫射光送至凹面反射鏡反射后到達(dá)光電探測器8。由于此光電探測器與物體(M)共軛，因此，前置聚光鏡與凹面反射鏡收集到較多的光能量送至光電探測器。由于物體的漫反射光經(jīng)過前置聚光鏡折射后才到達(dá)凹面反射鏡，因此，凹面反射鏡的口徑比無前置聚光鏡時要小得多。信號放大器10將光電探測器送來的信號放大后送至信號處理與顯示系統(tǒng)13，同步信號發(fā)生器11用于脈沖的解調(diào)，因為濾光片隨著轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動給出的是單色光脈沖。同步信號與放大器給出的信號在信號處理系統(tǒng)中同時處理，其結(jié)果由顯示器顯示出來，即給出被分析物質(zhì)的成分和含量。
本實用新型的實施例為一種近紅外反射式水分分析儀，可用于煙絲、谷物、藥品等固體材料的無接觸或在線式快速水分測定。前置聚光鏡采用口徑為56毫米的凸透鏡，其焦距為80毫米。凹面反射鏡的口徑為60毫米，曲率半徑為70毫米，兩鏡之間隔為70毫米，樣品上平行光束直徑為10毫米。光電探測器為硫化鉛探測器，放大器放大約80dB同步信號發(fā)生器與現(xiàn)有技術(shù)相同，它是由霍爾元件加脈沖整形電路所構(gòu)成。電機(jī)為市售小型錄音機(jī)的電機(jī)。濾光片轉(zhuǎn)盤上裝有兩只波長不同的濾光片，有效通光孔徑為10毫米，轉(zhuǎn)動速度為1250rpm。一只濾光片的中心波長為水分的吸收波長1.94μm，作為水分測定信號波長，另一只中心波長選在水分影響很小的約1.8μm波長處，作為參考信號波長當(dāng)濾光片轉(zhuǎn)盤處于水分吸收波長位置時得到測量信號M，當(dāng)轉(zhuǎn)盤處于參考波長位置時得到參考信號R，其兩者的比值M/R與被測定物料的水分含量成反比信號處理系統(tǒng)中有單片機(jī)分時地采集兩個波長的反射光信號值，經(jīng)過信號處理和運算則可顯示出物料的水分值。因此，儀器經(jīng)過預(yù)先標(biāo)定后可實現(xiàn)對固體物料的快速水分測定。
權(quán)利要求1.一種透反射集光式漫反射光譜分析測量儀，主要由光源[1]、聚光鏡[2]、裝有不同波長帶通濾光片[3]的轉(zhuǎn)盤[4]，平面反射鏡[5]、前置聚光鏡[6]、凹面反射鏡[7]、光電探測器[8]、殼體[9]、信號放大器[10]、同步信號發(fā)生器[11]、穩(wěn)速電機(jī)[12]、信號處理與顯示系統(tǒng)[13]及電源[14]所組成，其特征在于前置聚光鏡為凸透鏡。
2.按照權(quán)利1所說的前置聚光鏡，其特征在于可采用中央部分為平板玻璃，邊緣部分為凸透鏡的形狀。
3.按照權(quán)利要求1所說的光譜分析測量儀，其特征在于用小型錄音機(jī)的電機(jī)，即永磁直流電子穩(wěn)速電動機(jī)作為穩(wěn)速電機(jī)[12]。
專利摘要一種透反射集光式漫反射光譜分析測量儀，主要由光源、聚光鏡、不同波長帶通濾光片的轉(zhuǎn)盤、平面反射鏡、前置聚光鏡，凹面反射鏡、光電探測器、殼體、信號放大器、同步信號發(fā)生器、穩(wěn)速電機(jī)、信號處理與顯示系統(tǒng)及電源等幾部分所組成，其中的前置聚光鏡為凸透鏡，穩(wěn)速電機(jī)為小型錄音機(jī)的電機(jī)，該儀器的優(yōu)點是體積小和攜帶方便。
文檔編號G01N21/25GK2219496SQ94208629
公開日1996年2月7日 申請日期1994年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月7日
發(fā)明者龔建 申請人:浙江大學(xué)