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原文传递一种基于分时点亮的多通道便携光谱系统及其检测方法

专利名称：	一种基于分时点亮的多通道便携光谱系统及其检测方法
摘要：	本发明公开了一种基于分时点亮的多通道便携光谱系统及其检测方法。本发明的光谱系统采用线性滤波片替代光栅，大大节约了光栅对输入光色散展开所需要的空间，与光栅光谱仪相比，增加了光谱系统的可携带性；采用分时点亮技术，让多个光源在样品槽内依次闪烁，数秒时间内完成测量，与光栅光谱仪相比，增加了光谱系统的测量速度和每次所测量的检测样品数量，大大提高了光谱系统的工作效率；光谱系统采用n合一光纤分束器，使多个通道的检测样品的信息光均能传输到一个线性CCD元件上，与光栅光谱仪相比，简化了实验操作，进一步节省了空间，增加了可携带性；本发明制作成本和制作难度大大降低。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中央民族大学
发明人：	陈笑;赖春权;马成;于笑渊;李金亮;姜昊辰;王义全;陈根祥
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910250824.7
公开号：	CN109932323A
代理机构：	北京万象新悦知识产权代理有限公司
代理人：	王岩
分类号：	G01N21/25(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街27号
主权项：	1.一种基于分时点亮的多通道便携光谱系统，其特征在于，所述多通道便携光谱系统包括：控制电路、光源、样品台、比色皿、n合一光纤分束器、线性滤波片、线性CCD元件和计算机；其中，所述样品台沿横向依次设置有n个样品槽；在每一个样品槽上开设有沿垂直于样品台横向方向的通光孔，通光孔贯穿样品槽的前后表面；所述控制电路连接n个光源，光源采用白光；每一个光源对应一个样品槽，贴合样品槽的前表面，正对相应的通光孔；所述n合一光纤分束器为多根光纤形成的光纤束，光纤束的一端粘合，作为出光口，在出光口的后端贴合一个凸透镜，光纤束的另一端与样品槽相对应分开成n股，每一股光纤束又由多根光纤组成，以此作为入光口；在每一个入光口的前端贴合一个凸透镜，分别安装在相应的样品槽的后表面的通光孔；所述线性滤波片平贴在线性CCD元件的感光表面上；粘贴有线性滤波片的线性CCD元件固定在出光口前方，感光表面与出光口水平对齐，使得n合一光纤分束器的出射光恰好完全包裹住感光表面；所述线性CCD元件连接至计算机；n个装满检测样品的比色皿分别插入相应的样品槽中，通过控制电路，控制n个光源按照时间先后顺序依次闪烁；光源发出的白光透过比色皿中的检测样品后，信息光经凸透镜汇聚，从n合一光纤分束器的入光口，通过光纤束传送到出光口；光纤束发出的发散光经出光口凸透镜的会聚作用后变成近似平行光，最后覆盖在线性CCD元件的感光表面上的线性滤波片上；信息光透过线性滤波片后，由线性CCD元件按照时间先后顺序顺次接收，并传输至计算机，计算机按照时间先后顺序依次得到每一个样品槽中的检测样品的光谱图像，其中，n为≥2的自然数。 2.如权利要求1所述的多通道便携光谱系统，其特征在于，所述控制电路包括电源、开关和单片机；其中，电源通过开关与单片机连接，单片机提供n个能够输出高低电平的引脚，每一个引脚与一个光源对应连接。 3.如权利要求1所述的多通道便携光谱系统，其特征在于，所述光源采用白光LED灯泡。 4.如权利要求1所述的多通道便携光谱系统，其特征在于，所述控制电路和n个光源设置在电路板上。 5.如权利要求1所述的多通道便携光谱系统，其特征在于，所述样品台采用易成型、不反射特定波段色光的不透光材料。 6.如权利要求5所述的多通道便携光谱系统，其特征在于，所述样品台采用塑料、铝合金或木材。 7.一种如权利要求1所述的基于分时点亮的多通道便携光谱系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤： 1)开机进入自检及校验标定流程，对不同的样品槽进行修正，得到n个样品槽的修正因子，第i个样品槽的修正因子为ηxi，i＝1,……,n，n为≥2的自然数； 2)多个装满不同检测样品的比色皿分别插入相应的样品槽中； 3)通过控制电路，控制n个光源按照时间先后顺序依次闪烁； 4)光源发出的白光透过比色皿中的检测样品后，信息光经凸透镜汇聚的汇聚作用，由n合一光纤分束器的入光口，通过光纤束传送到出光口； 5)光纤束发出的发散光经出光口的凸透镜后变成近似平行光，最后覆盖在线性CCD元件的感光表面上的线性滤波片上； 6)信息光透过线性滤波片后，由线性CCD元件按照时间先后顺序顺次接收，并传输至计算机，计算机按照时间先后顺序依次得到每一个样品槽中的检测样品的吸收度，第i个样品槽的吸收度为axi(λ)，对吸收度axi(λ)进行修正，得到修正后的吸收度，第i个样品槽的修正后的吸收度作为最终的检测样品的吸收度。 8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，在步骤1)中，开机进入自检及校验标定流程，对不同的样品槽进行修正，包括以下步骤： a)置空所有样品槽，多通道便携光谱系统开机； b)选定n个样品槽中的第k个样品槽作为校验槽，校验槽任意选取，k∈1,2,……,n； c)通过控制电路，控制n个光源按照时间先后顺序依次闪烁，光源发出的白光通过样品槽后，信息光经入光口凸透镜汇聚，由n合一光纤分束器的入光口，通过光纤束传送到出光口，光纤束发出的发散光经出光口凸透镜后变成近似平行光，最后覆盖在线性CCD元件的感光表面上的线性滤波片上，信息光透过线性滤波片后，由线性CCD元件按照时间先后顺序顺次接收，并传输至计算机，计算机按照时间先后顺序依次得到n个样品槽的吸收，其中第i个样品槽的吸收度为Axi(λ)； d)计算得到n个样品槽的修正因子，第i个样品槽的修正因子为ηxi，其中Axk(λ)为作为校验槽的第k个样品槽的吸收度。
所属类别：	发明专利