光柵式近紅外分析儀中的光路系統的制作方法
【專利摘要】光柵式近紅外分析儀中的光路系統，涉及光路系統設計領域，解決了現有CT結構的光路系統存在的像信息畸變及少數波段的清晰匯聚的問題，包括腔體；設置在腔體內的用于將攜帶樣品信息的光線準直成平行光的第一反射鏡，用于接收平行光并對其進行分光的光柵，用于匯聚通過光柵分光后的各波段光的第二反射鏡，用于探測匯聚光成像的探測器；設置在腔體外的位于第一反射鏡焦點上的光纖入射孔，與探測器直接固定相連的USB接口。本實用新型為正交型結構，帶有樣品信息的光高保真無損入射，通過反射鏡使光線往返傳播縮短腔室長度，利用光柵對入射光進行相干疊加后讀取不同波長下的光譜強度數據，保障信息的完整性，消除雜散光影響，準確穩定。
【專利說明】光柵式近紅外分析儀中的光路系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光路系統設計【技術領域】，具體涉及一種光柵式近紅外分析儀中的光路系統。
【背景技術】
[0002]在近紅外分析儀中，現有的光路系統多采用CT結構，入射光順次通過聚光鏡、光柵，最終經狹縫出射，但由于其在腔體內傳播過程中，光路方向的改變等因素常常引發各種像信息的畸變，使得出射光只能保持少數波段的清晰匯聚。
實用新型內容
[0003]為了解決現有近紅外分析儀采用CT結構的光路系統存在的像信息畸變以及少數波段的清晰匯聚的問題，本實用新型提供一種光柵式近紅外分析儀中的光路系統。
[0004]本實用新型為解決技術問題所采用的技術方案如下:
[0005]光柵式近紅外分析儀中的光路系統，包括:
[0006]腔體；
[0007]設置在腔體內部的用于將攜帶樣品信息的光線準直成平行光的第一反射鏡，用于接收平行光并對其進行分光的光柵，用于匯聚通過光柵分光后的各波段光的第二反射鏡，用于探測匯聚光成像的探測器；
[0008]設置在腔體外部的位于第一反射鏡焦點上的光纖入射孔，與探測器直接固定相連的USB接口 ；
[0009]攜帶有樣品信息的光線經光纖傳導后由光纖入射孔高保真無損入射至腔體內的第一反射鏡上，光線經第一反射鏡準直成平行光入射至光柵上，平行光經光柵分光后轉換為不同波長下的光照射在第二反射鏡上，第二反射鏡將上述各波長下的光譜數據匯聚至探測器上，探測器將接收到的光譜數據轉換為弱電信號并由USB接口直接導出。
[0010]所述光柵采用長春賽奧科技開發有限公司的平面光柵,尺寸為15mmX 15mmX 4mm,每毫米300線。
[0011]所述光柵的光譜波長范圍為900nm?1665nm,每間隔3nm取一個光譜值,共得到256個光譜值。
[0012]所述探測器采用硅探測器。
[0013]本實用新型的有益效果是:本實用新型的光路系統為正交型結構，又稱對稱型結構，通過選型及布局計算消除象差，使焦平面上的每一個波段都呈象清晰。本實用新型作為光路系統模塊化的集成，系統中帶有樣品信息的光通過光纖傳導后，高保真無損入射光纖入射孔，通過設置反射鏡使光線在腔體內往返傳播縮短腔室長度，并利用光柵器件對入射光進行相干疊加后分別讀取不同波長下的光譜強度數據，根據實際測量的需要通過計算對各光學器件進行選型，使得每次測量均產生256條光譜信息，光譜波長分別從900nm?1665nm,間隔為3nm，充分保障了光譜信息的充實性及完整性，且通過光柵分光極大的減少了雜散光的影響，提升弱信號檢測的準確性，使光譜數據具有良好的穩定性及準確性。本實用新型在細化測量波段的同時將光信號探測器陣列后整合有USB接口，使得整個系統集合可直接插接至后續的信號放大裝置及模擬-數字轉換的光譜數據處理裝置，以完成更多的實際測量功能，更有利于近紅外分析儀的模塊化和實用化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的光柵式近紅外分析儀中的光路系統的結構示意圖。
[0015]圖中:1、腔體,2、光纖入射孔,3、第一反射鏡，4、光柵,5、第二反射鏡,6、探測器,7、USB 接口。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0017]如圖1所示，本實用新型的光柵式近紅外分析儀中的光路系統，由腔體1、光纖入射孔2、第一反射鏡3、光柵4、第二反射鏡5、探測器6和USB接口 7組成,第一反射鏡3、光柵4、第二反射鏡5和探測器6均固定設置在腔體I內部，光纖入射孔2和USB接口 7均固定設置在腔體I外部上，光纖入射孔2位于第一反射鏡3的焦點上，第一反射鏡3用于將攜帶樣品信息的光線準直成平行光，光柵4用于接收平行光并對其進行分光，第二反射鏡5用于匯聚通過光柵4分光后的各波長下的光，探測器6用于接收光譜數據并將其轉換為弱電信號，探測器6與USB接口 7直接固定連接。
[0018]本實施方式中，探測器6采用硅探測器，具有價格便宜、體積小、信噪比高及熱影響小等特點。
[0019]本實施方式中，根據實際測量的需要并通過計算對各光學器件進行選型，光柵4采用長春賽奧科技開發有限公司的平面光柵，尺寸為15mmX 15mmX4mm,每毫米300線(300/mm)。
[0020]利用光柵4通過光的相干疊加分別讀取不同波長下的光譜強度數據，光柵4主要起到波長選擇的作用，通過光柵16次取平均值，各波段全掃描一次后得出最終的256條光譜信息，光譜波長范圍為900nm?1665nm，每間隔3nm取一個光譜值，總共得到256個光譜值，充分保障了光譜信息的充實性及完整性，且通過光柵4分光極大的減少了雜散光的影響，提升弱信號檢測的準確性，使光譜強度數據具有良好的穩定性及準確性。
[0021]本實施方式中，在細化測量波段的同時將探測器6后整合有USB接口 7，使得整個光路系統通過USB接口 7可直接插接至分析儀中后續的信號放大裝置或者用于模數轉換裝置，以完成更多的實際測量功能，更有利于近紅外光譜成分分析裝置的模塊化和實用化。
[0022]本實用新型的光路系統在具體應用到光柵式近紅外分析儀中時，攜帶有樣品信息的光線經過光纖傳導后由光纖入射孔2高保真無損入射至光路系統的腔體I內，攜帶樣品信息的光線由光纖入射孔2入射至第一反射鏡3上，第一反射鏡3將光線準直成平行光入射至光柵4上，平行光經光柵4分光后轉換為不同波長下的光照射在第二反射鏡5上，光譜波長范圍為900nm?1665nm，每間隔3nm取一個光譜數據，共得到256個光譜數據，第二反射鏡5將上述各波長下的光也就是256個光譜數據匯聚至探測器6上，探測器6將接收到的光譜數據轉換為弱電信號并由USB接口 7直接導出。
【權利要求】
1.光柵式近紅外分析儀中的光路系統，其特征在于，包括: 腔體(I); 設置在腔體(I)內部的用于將攜帶樣品信息的光線準直成平行光的第一反射鏡(3)，用于接收平行光并對其進行分光的光柵(4)，用于匯聚通過光柵(4)分光后的各波段光的第二反射鏡(5)，用于探測匯聚光成像的探測器(6)； 設置在腔體(I)外部的位于第一反射鏡(3)焦點上的光纖入射孔(2)，與探測器(6)直接固定相連的USB接口(7)； 攜帶有樣品信息的光線經光纖傳導后由光纖入射孔(2)高保真無損入射至腔體(I)內的第一反射鏡(3)上，光線經第一反射鏡(3)準直成平行光入射至光柵(4)上，平行光經光柵(4)分光后轉換為不同波長下的光照射在第二反射鏡(5)上，第二反射鏡(5)將上述各波長下的光譜數據匯聚至探測器(6)上，探測器(6)將接收到的光譜數據轉換為弱電信號并由USB接口(7)直接導出。
2.根據權利要求1所述的光柵式近紅外分析儀中的光路系統，其特征在于，所述光柵(4)采用長春賽奧科技開發有限公司的平面光柵,尺寸為15mmX 15mmX4mm,每毫米300線。
3.根據權利要求1或2所述的光柵式近紅外分析儀中的光路系統，其特征在于，所述光柵(4)的光譜波長范圍為900nm?1665nm，每間隔3nm取一個光譜值，共得到256個光譜值。
4.根據權利要求1所述的光柵式近紅外分析儀中的光路系統，其特征在于，所述探測器(6)采用硅探測器。
【文檔編號】G01N21/27GK203561583SQ201320652335
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2013年10月22日
【發明者】林新光, 樸仁官 申請人:長春長光思博光譜技術有限公司