一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头制造技术

本发明专利技术公开了一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，包括光源探针、检测探针、固定装置，其中光源探针、检测探针平行设置在固定装置上，光源探针上设置的出射窗正对着检测探针上设置的入射窗；光源探针内安装有出射光线发出装置，检测探针内安装有检测装置，出射光线发出装置将出射光传导至出射窗进入到固体颗粒物，出射光经过固体颗粒物形成的透射光经入射窗进入即得到入射光线，入射光线被检测装置接收，检测装置将接收到入射光线的光信号转换为电信号传输出去。本发明专利技术对比现有的透射、漫反射检测方式，这种透射式探头省去了样品池，不需要取样、装样等操作过程，使用更加方便，检测效率更高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头
本专利技术涉及近红外光谱分析领域，特别涉及一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头。
技术介绍
对粮食、油料作物种子、饲料颗粒等固体颗粒物的某几种成份信息进行快速检测有重要意义。比如，获取粮食等农作物部分成份的含量信息在粮食的收获、收购、储运、加工等阶段有重要意义，收购商可以根据小麦蛋白质含量信息按质论价，面粉生产商可以根据小麦的蛋白质含量信息调整生产。近红外光谱分析技术利用近红外光对物质成分进行检测，使用这一技术对粮食等固体颗粒物进行检测不需要试剂、不损坏样品、速度快，精度也较高。这一技术从上世纪60、70年代开始在欧美等发达国家得到大量应用，国外很多粮食加工厂、饲料加工厂、药厂等有近红外光谱分析仪，近几十年国内也开始使用这一技术。很多国家，如美国、加拿大、中国等已将一些近红外检测粮食成分的方法定为标准方法(如AACCMethod39-25)。目前使用近红外分析技术检测粮食等固体颗粒物主要使用透射方法和漫反射方法，具。对于很多固体颗粒物样品，透射方式效果更好，应用较多，一般用于台式仪器(USpatent5241178、FOSS，InfratecTM1241)。目前使用透射方法检测固体颗粒物，需要将样品置于样品池中，需要取样、装样等操作过程。粮食的很多检测需求属于现场分析，如交易现场、仓库等，繁琐的操作更适合实验室而不是现场分析应用。近红外光谱分析的很多现场分析应用如水果收获时成熟度检测、化工原料的仓库管理，已经开始大量使用手持式近红外光谱分析仪，如FelixInstrumentsInc.的F-750，国内也有这类探头或仪器的专利(CN101799401A、CN103822900A、CN104034674A)，这些设备不需要装样操作，可以对水果或固体粉末进行直接检测，但这些设备并不能用于检测粮食等固体颗粒物，目前仍然缺乏不需要装样操作、能够直接对粮食进行检测的光谱分析仪，特别是手持式仪器。要解决近红外光谱分析难于用于粮食现场分析的问题，必须寻找新的检测方式，替代现有的装样检测方式。粮食油料作物种子等大固体颗粒物样品有一定流动性，检测时可以当成流体，可以设计特殊的探头，插入样品中采用透射方式进行检测，但是目前近红外光谱分析仪器中缺乏可以将仪器或探头直接插入粮食等固体颗粒物中进行检测的透射式检测装置。目前近红外分析领域有多种用于液体检测的透射式探头，如USpatent5418615的设计。但是粮食等固体颗粒物的颗粒较大，需要较大光程使透射光更加均匀，目前的透射式探头将光路布置在一个探针内，光程太小，甚至没有一些粮食的直径大，仅适合检测液体，并不适合用于粮食等固体颗粒物样品检测。单纯增加单个探针的体积以增加光程会造成探头体积过大。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，能够对粮食、油料作物种子、饲料颗粒等固体颗粒物进行无损检测，属于近红外光谱分析仪的附件，适合与便携式及台式近红外分析仪配合使用。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，包括光源探针、检测探针、固定装置，其中光源探针、检测探针平行设置在固定装置上，光源探针上设置的出射窗正对着检测探针上设置的入射窗；光源探针内安装有出射光线发出装置，检测探针内安装有检测装置，出射光线发出装置将出射光传导至出射窗进入到固体颗粒物，出射光经过固体颗粒物形成的透射光经入射窗进入即得到入射光线，入射光线被检测装置接收，检测装置将接收到入射光线的光信号转换为电信号传输出去。检测装置将光信号转换为电信号传输到探头外的采集、处理、显示系统，进行进一步的处理。所述检测装置包括分光元件、阵列探测器，入射窗、分光元件、阵列探测器依次排列；入射光线经过分光元件分光后到达阵列探测器，阵列探测器将入射光线的光信号转换为电信号传输出去。所述分光元件光纤阵列板、滤光片阵列，入射窗、光纤阵列板、滤光片阵列、阵列探测器依次排列。所述光纤阵列板为M个平行排列的短光纤，用于限制进入滤光片阵列的入射光线的角度，其中M≥1；所述滤光片阵列为N个窄带滤光片或者线性渐变滤光片组成的阵列，其中N≥1。所述滤光片阵列为一维滤光片阵列，所述阵列探测器为线阵列探测器，或者所述滤光片阵列为二维滤光片阵列，所述阵列探测器为面阵列探测器。所述出射光线发出装置包括第一光源、出射光纤束、第一反射镜，其中出射光纤束将第一光源的光传导至第一反射镜，经第一反射镜改变方向后经过出射窗进入到固体颗粒物中。所述第二反射镜为平面反射镜或者长边镀有反射膜的实体直角棱镜。所述长边镀有反射膜的实体直角棱镜与出射窗分体设置，或者与出射窗合并为一个实体棱镜。所述出射光线发出装置包括第二光源，第二光源置于光源探针中且正对着出射窗，第二光源发出的光直接经过出射窗进入到固体颗粒物中。所述出射光线发出装置采用在600～1100nm波段有连续分布的宽光谱光源，所述宽光谱光源包括卤钨灯光源、宽光谱LED。所述光源探针、检测探针之间的间距为1cm～5cm。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：1、本专利技术将探头设计成两个探针，两个探针内分别放置发光装置与接收光的装置，增加两个探针之间的距离从而加大光程，使固体颗粒物也能像液体一样通过插入式探头进行检测。使用近红外光谱分析测试样品部分成份的信息可以不使用连续光谱检测，而使用数个分立波长的光谱信号检测。滤光片型仪器就使用多个分立滤光片分光，得到几个分立波长的光谱信息。目前有使用旋转滤光片盘的仪器如美国专利US5241178，这属于前分光方式。也有文献提出使用滤光片阵列或线性渐变滤光片分光、阵列探测器检测，属于后分光方式，专利CN103364360B的设计便使用类似结构通过反射的方式测试土壤内的水分。通过滤光片阵列与阵列探测器紧密结合可以简化仪器结构，缩小光学系统体积。但是CN103364360B的设计用于检测漫反射光，另外仪器采用光纤传导光，分光及检测部分仍然置于探头之外，体积较大。本专利技术将滤光片阵列与阵列探测器结合并置于探针中，同时将光源置于探针中，这样光源与分光、探测部分都置于探针中，可以制作能插入固体颗粒物样品的透射式检测探头，减少中间光传导的损失，目前还没有类似的设计。2、本专利技术用于检测粮食等固体颗粒物成份信息，利用了粮食等固体颗粒物样品的流动性，直接插入样品中使用。目前采用透射进行检测的近红外光谱仪器，需要使用样品池，需要取样、装样等流程。使用本专利技术，可以实现使用透射方法对粮食等固体颗粒物进行近红外检测，不需要取样、装样等流程。这种探头适合应用于便携式仪器，也可以用于台式仪器，这一探头可以提高在很多现场分析场合的检测效率。附图说明图1为本专利技术所述一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头的结构示意图。图2为图1所示双探针透射式探头的一维滤光片阵列排布示意图。图3为图1所示双探针透射式探头的二维滤光片阵列排布示意图。其中，附图标记含义如下：1-光源探针、2-检测探针、3-固定装置、4-出射窗、5-入射窗、6-光纤阵列板、7-滤光片阵列、8-阵列探测器、9-第一导线、10-第二光源、11-第二导线、12-滤光片。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，其特征在于：包括光源探针、检测探针、固定装置，其中光源探针、检测探针平行设置在固定装置上，光源探针上设置的出射窗正对着检测探针上设置的入射窗；光源探针内安装有出射光线发出装置，检测探针内安装有检测装置，出射光线发出装置将出射光传导至出射窗进入到固体颗粒物，出射光经过固体颗粒物形成的透射光经入射窗进入即得到入射光线，入射光线被检测装置接收，检测装置将接收到入射光线的光信号转换为电信号传输出去。

【技术特征摘要】
1.一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，其特征在于：包括光源探针、检测探针、固定装置，其中光源探针、检测探针平行设置在固定装置上，光源探针上设置的出射窗正对着检测探针上设置的入射窗；光源探针内安装有出射光线发出装置，检测探针内安装有检测装置，出射光线发出装置将出射光传导至出射窗进入到固体颗粒物，出射光经过固体颗粒物形成的透射光经入射窗进入即得到入射光线，入射光线被检测装置接收，检测装置将接收到入射光线的光信号转换为电信号传输出去。2.根据权利要求1所述一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，其特征在于：所述检测装置包括分光元件、阵列探测器，入射窗、分光元件、阵列探测器依次排列；入射光线经过分光元件分光后到达阵列探测器，阵列探测器将入射光线的光信号转换为电信号传输出去。3.根据权利要求2所述一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，其特征在于：所述分光元件光纤阵列板、滤光片阵列，入射窗、光纤阵列板、滤光片阵列、阵列探测器依次排列。4.根据权利要求3所述一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，其特征在于：所述光纤阵列板为M个平行排列的短光纤，用于限制进入滤光片阵列的入射光线的角度，其中M≥1；所述滤光片阵列为N个窄带滤光片或者线性渐变滤光片组成的阵列，其中N≥1。5.根据权利要求3所述一种用于固体颗粒物光谱无损检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洪智，王动民，丁海泉，苏建全，于新洋，
申请(专利权)人：广东星创众谱仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44