一种便携式近红外光谱检测系统技术方案

本实用新型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、由下至上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、检测器和转换器连接；还包括样品池，样品池安装在所述采集窗口上，所述样品池分为置样部和固定部，所述置样部内设置有格挡片，所述格挡片的中心设置有通孔，所述固定部固定安装在采集窗口上；所述分光装置为线性渐变滤光片。本实用新型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(Near Infrared，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，针对药品的实时现场检测。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。从应用客户的角度来说，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。例如药品，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，但现有技术中的针对药物样品检测的便携式近红外检测设备仍存在以下问题：1、药物样品具有特殊性，如片状、胶囊状等，在光谱采集时由于光纤探头接触面较小，没有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药物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，能够有效实现药品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，所述样品池分为置样部和固定部，所述置样部内设置有格挡片，所述格挡片的中心设置有通孔，所述固定部固定安装在采集窗口上；所述分光装置为线性渐变滤光片。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。由于格挡片上端为光源、分光装置及检测器等装置，下端为检测样品。从近红外技术的原理上来说，由于设备属于高精密仪器，为保证检测精度与质量，故在检测时为了保证样品与模块间不直接接触，采用了格挡片将样品 与模块隔离。通孔的设计，可保证样品能够放入到通孔中，药品形状一般分为胶囊状、菱形状、圆形状等，根据药品的大小设计了该通孔尺寸，在监测药物样品时，可将药物样品置于置样部的通孔处限位，防止药物样品滚动或晃动而导致检测数据不准确的问题。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，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。本技术样品池为针对药物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。进一步的，所述样品池为铝合金材料制成，其固定部螺接在所述采集窗口上。进一步的，所述通孔的直径为30～40mm，高为5mm，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。优选地，所述通孔的直径为35mm。在需要检测时，可将盖体改在壳体上，可形成暗环境，即暗室，进而充分吸收待测样品的化学信息而使得到的光谱数据更加优质准确。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换后的光谱数据传输至客户端，并接收所述客户端传输的控制信号控制所述检测光源、检测器和转换器的开启和关闭。进一步的，所述客户端包括按顺序依次选取的校准模块、检测模块和数据显本文档来自技高网...

【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，所述样品池分为置样部(211)和固定部(212)，所述置样部内设置有格挡片(213)，所述格挡片的中心设置有通孔(2131)，所述固定部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，所述样品池分为置样部(211)和固定部(212)，所述置样部内设置有格挡片(213)，所述格挡片的中心设置有通孔(2131)，所述固定部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，所述通孔的直径为30～40mm，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...

【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：新型
国别省市：云南;53