一种便携式近红外光谱检测系统技术方案

本发明专利技术涉及红外光谱检测技术领域，具体涉及一种便携式近红外光谱检测系统，包括壳体、依次安装在壳体内的采集窗口、检测光源、分光装置和检测器，所述壳体内还安装有转换器和供电装置，检测器的输出端与所述转换器的输入端连接，供电装置分别与检测光源、检测器和控制器连接；还包括样品池，样品池安装在所述采集窗口上，所述样品池包括采样件和固定座，所述采样件内设有腔室，且一端设置有开口，另一端活动连接在固定座内，所述开口上设置有活塞，所述采样件活动连接在固定座内，所述固定座固定安装在采集窗口上。本发明专利技术的一种便携式近红外光谱检测系统，在不扩大设备体积及重量的情况下，大大提高检测精度，解决了模型迁移困难的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及红外光谱检测
，具体涉及一种便携式近红外光谱检测系统。
技术介绍
近红外光谱分析技术(NearInfrared，NIR)是介于可见光(Vis)和中红外(MIR)之间的电磁辐射波，美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为780-2526nm的区域，是人类在吸收光谱中发现的第一个非可见光区。近红外光谱区与有机分子中含氢基团(OH、NH、CH)振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息，而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点，因此该技术受到越来越多人的青睐。由于技术水平的限制及检测标准的严格，为保证检测质量，国内外常见的近红外检测设备受傅里叶变换技术的时间、及位移影响较大。同时近红外的分光系统需要较大空间，故设备及产品的体积及重量无法变小，大多呈现体积大、重量大、成本高、应用场景局限等缺点。随着科学技术的不断发展，针对粉末状样品(如：奶粉、毒品等)的实时现场检测，国内外陆续出现了便携式近红外检测设备。设备由：采集窗口、光源、分光系统、检测器、操作程序及供电系统组成。其中：采集窗口采用光纤、光源采用卤钨灯、分光系统采用光栅或积分球、检测器采用CCD、操作系统采用嵌入式LINUX、供电系统采用如锂电池或移动电源等。从客户的角度来说，近红外检测设备解决的问题在于在不破坏样品的情况下进行样品定性及定量的无损检测，如奶粉，定性无损检测的目的在于知道此样品的产地及品牌，起到溯源追踪及样品真假的作用。定量无损检测的目的在于知道此样品的各种元素含量，如蛋白质、脂肪、氨基酸等，但现有技术中的针对粉末状样品检测的便携式近红外检测设备仍存在以下问题：1、粉末状样品具有特殊性，在光谱采集时由于光纤探头接触面较小，不能采集到具有代表性的样品信息；2、针对定性分析及检测，目前国内外同类型设备精度较低，造成检测结果与实际结果误差较大；3、现有技术中的便携式近红外检测设备检测结果仍不稳定，造成结果无可用性；4、由于近红外检测设备在使用前必须校准，校准的原理在于根据设备的不同属性及精度，对自然光强进行采集，并用校准模块采集最大吸收率，以确定积分时间，但现有便携式近红外检测设备由于自然光的因素，造成校准的不确定性因素靠谱较多，无法准确获取检测结果。由此可见，能否针对现有技术中的不足，提供一种精度更高、价格便宜、体积较小、重量较轻、持续工作时间更长、用户体验感更强的新型基于粉末状样品的便携式近红外检测设备，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供一种便携式近红外光谱检测系统，能够有效实现粉末状样品的红外光谱检测，进行定性和定量分析，操作简单，测定快速，测定结果准确可靠。为了达到上述技术效果，本专利技术包括以下技术方案：一种便携式近红外光谱检测系统，包括壳体、设置在壳体上的采集窗口、依次安装在壳体内且与所述采集窗口位于同一直线上的采集窗口、检测光源、分光装置和检测器，所述壳体内还安装有转换器和供电装置，所述检测器的输出端与所述转换器的输入端连接，所述供电装置分别与检测光源、检测器和转换器连接；还包括样品池，所述样品池安装在所述采集窗口上，所述样品池包括采样件和固定座，所述采样件内设有腔室，且一端设置有开口，另一端活动连接在固定座内，所述固定座固定安装在采集窗口上；所述分光装置为线性渐变滤光片。进一步的，所述采样件呈圆柱体，所述开口上设置有活塞；所述壳体上活动连接有盖体，所述盖体罩设在所述样品池外。所述检测光源照射所述采样件内的样品经慢反射得到光信号，所述光信号进入线性渐变滤光片经色散得到光束，所述检测器接收所述光束经转换得到电信号，并将所述电信号输出至转换器，所述转换器将接收的所述电信号转换为光谱数据后输出。现有技术中的光纤式(直径5mm)采集窗口，由于窗口较小，造成得到的光谱信息为局部信息，未达到样品采集的标准化要求，由于固体样品相对较硬，表面粗糙。在采集时光谱信息局限造成得到的光谱中OH、NH、CH化学基团信息量受影响，造成采集的光谱无代表性。同时现有技术中采用光栅或积分球作为分光系统，在采样及检测过程中光源通过样品体表面并将OH、NH、CH化学基团信息通过漫反射或透射的形式返回到分光系统过程中，由于光栅或积分球原理限制即若被一个大小接近于或小于波长的物体阻挡，就绕过这个物体，继续进行。若通过一个大小近于或小于波长的孔，则以孔为中心，形成环形波向前传播。造成采样过程中偏向角度约小，波长越长，并且光谱重叠，从而造成干扰较大。本专利技术样品池为针对粉末状样品特性而自主设计的结构，其结构设计合理，能够与较大采集窗口匹配使用，解决了采用光纤时信号微弱，需要积分球将多次漫反射的光信息进行累加的问题。应用线性渐变滤光片，解决了由于光谱对应光谱段存在光谱重叠的影响，造成精度较低的问题。所述样品池采用透明材料制成。进一步的，所述检测器为128线元非制冷铟镓砷二极管阵列检测器，所述转换器为A/D转换器。应用128线元非制冷铟镓砷(inGaAs)二极管阵列，不会发生由于累计关照的原因，造成检测器温度过高从而造成精度较低的影响。并且减少光谱信噪比影响，使得到的原始光谱更加稳定、高效。进一步的，所述光源为双集成真空钨灯。双集成真空钨灯光源寿命大于1.7万小时，解决了光源使用寿命问题。进一步的，所述的供电装置为充电电池，所述壳体上安装有充电插头。所述充点电池为锂电池，，持续待机及工作时长8小时，解决了传统产品待机时间短问题。进一步的，所述壳体上安装有电源开关，所述电源开关与所述供电装置连接。进一步的，所述的线性渐变滤光片的光谱范围为900～1700nm。传统设备波段为700nm-1100nm，谱段有限，出现样品的光谱信息反应的化学基团有限甚至无用的问题，造成模型建立误差较大或无法建模的问题。通过软硬件集成，本专利波长范围900-1700nm，增加了波段，提高了光谱信息反应的化学基团。使得模型更加精确。进一步的，所述便携式近红外光谱检测系统还包括微型中央控制器、与所述微型中央控制器无线通信连接的客户端，所述微型中央控制器安装在壳体内，所述微型中央控制器与所述供电装置、检测光源、检测器和转换器连接，所述微型中央控制器将所述转换器转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式近红外光谱检测系统，包括壳体(1)、设置在壳体上的采集窗口(2)、依次安装在壳体内且与所述采集窗口位于同一直线上的检测光源(3)、分光装置(4)和检测器(5)，所述壳体内还安装有转换器(6)和供电装置(7)，所述检测器的输出端与所述转换器的输入端连接，所述供电装置分别与检测光源、检测器和转换器连接；其特征在于，还包括样品池(21)，所述样品池安装在所述采集窗口上，所述样品池包括采样件(211)和固定座(212)，所述采样件内设有腔室，且一端设置有开口，另一端活动连接在固定座内，所述固定座固定安装在采集窗口上；所述分光装置为线性渐变滤光片。

【技术特征摘要】
1.一种便携式近红外光谱检测系统，包括壳体(1)、设置在壳体
上的采集窗口(2)、依次安装在壳体内且与所述采集窗口位于同一直线
上的检测光源(3)、分光装置(4)和检测器(5)，所述壳体内还安装
有转换器(6)和供电装置(7)，所述检测器的输出端与所述转换器的
输入端连接，所述供电装置分别与检测光源、检测器和转换器连接；其
特征在于，还包括样品池(21)，所述样品池安装在所述采集窗口上，
所述样品池包括采样件(211)和固定座(212)，所述采样件内设有腔
室，且一端设置有开口，另一端活动连接在固定座内，所述固定座固定
安装在采集窗口上；所述分光装置为线性渐变滤光片。
2.根据权利要求1所述的一种便携式近红外光谱检测系统，其特征
在于，所述采样件呈圆柱体，所述开口上设置有活塞(213)；所述壳体
上活动连接有盖体(11)，所述盖体罩设在所述样品池外。
3.根据权利要求1所述的一种便携式近红外光谱检测系统，其特征
在于，所述检测器为128线元非制冷铟镓砷二极管阵列检测器，所述转
换器为A/D转换器；所述光源为双集成真空钨灯。
4.根据权利要求1述的一种便携式近红外光谱检测系统，其特征在
于，所述供电装置为充电电池，所述壳体上安装有充电插头。
5.根据权利要求1所述的一种便携式近红外光谱检测系统，其特征
在于，所述壳体上安装有电源开关(71)，所述电源开关与所述供电装
置连接。
6.根据权利要求1所述的一种便携式近红外光谱检测系统，其特征
在于，所述线性渐变滤光片的光谱范围为900～1700nm。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种便携式近红外光谱检测系
统，其特征在于，所述便携式近红外光谱检测系统还包括微型中央控制
器(8)、与所述微型中央控制器无线通信连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽，程飚，张绍宁，李晶，宁眺，
申请(专利权)人：昆明睿意铂科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53