一种紫外光谱的测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光谱测量技术领域，特别是涉及一种紫外光谱的测量方法，包括：荧光渐变转换装置将获取到的待测紫外光转换成可见光，并传输到图像传感装置；图像传感装置将所述可见光转换成可见光光强图像，并传输到数据处理装置；根据数据处理装置获取的可见光光强图像，并根据预置的重构算法计算出待测紫外光的光谱。本发明专利技术无需使用现有光谱仪的狭缝、光栅及复杂的准直聚焦光路，本发明专利技术采用黑白面阵CCD大面积接收入射光，并将CCD不敏感的紫外光转换成敏感的可见光，大大提高了光信号的强度和利用率，成本大大降低，体积缩小，并且可以非常方便地提高分辨率和变换测量范围。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光谱的测量方法及装置
本专利技术涉及光谱测量
，特别是涉及一种紫外光谱的测量方法和一种紫外光谱的测量装置。
技术介绍
光谱仪是测量光源和物质光谱特性的重要装置，是光谱学和光谱技术中最基本的分析仪器。它广泛应用于环境监测、灯具测试、LED亮度色温显色指数、工业控制、化学分析、食品品质检测、材料分析、临床检验、航空航天遥感及科学教育等领域。光谱是复色光中的各种单色光成分按波长依次排列的图像或各单色光的光强度按波长的分布。光谱仪是将成分复杂的光分解为光谱线并测量出光谱的仪器。典型的光谱仪由下列基本部分构成：1、入射狭缝：在入射光的照射下形成光谱仪成像系统的物点，通常只有20～200微米宽；2、准直元件：使狭缝发出的光线变为平行光。该准直元件可以是一独立的透镜、反射镜、或直接集成在色散元件上；3、色散元件：通常采用光栅或棱镜，使光信号在空间上按波长分散开来，现在主要采用光栅；4、聚焦元件：聚焦色散后的光束，使其在焦平面上形成一系列入射狭缝的像，其中每一像点对应于一特定波长；5、探测器阵列：放置于焦平面，用于测量各波长像点的光强度，通常采用线阵CCD。从现有光谱仪的基本组成和光谱仪定义可以看到，其核心是把成分复杂的复色光分解为在空间上按波长分开的单色光，因此现在的光谱仪存在以下几个主要问题：1、光信号很弱，入射狭缝只允许很窄的光束进入光谱仪，目的是最大限度的减小光束分光后不同波长的光在空间上重叠而降低分辨率；2、昂贵的光栅，为了提高光谱分辨率，光栅要刻制的非常精密，一毫米达到几百甚至几千条蚀刻线；3、准直和聚光光路复杂；4、线阵CCD上光强度极弱，光栅分光后只有部分光强度可利用，这么弱的光信号经分光后再展宽到几厘米宽的线阵CCD上，光强度就更弱了；5、CCD对光线响应的范围主要在可见光和近红外，对紫外线的响应灵敏度很低，波长越短灵敏度急剧下降，通常要采用专门改进的昂贵的减薄背照式线阵CCD才能测量紫外光谱，甚至要加上制冷装置降低噪音；6、不可更换，通常光谱仪根据测量范围配备不同的光栅，比如可见光范围、红外范围、紫外范围等，光栅位置和探测器位置以及光路也是以此设计固定好的，如要改变测量范围不仅要更换光栅，还要变更光路和探测元件，实际是不可行的。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种紫外光谱的测量方法和一种紫外光谱的测量装置。为了解决上述问题，本专利技术实施例公开了一种紫外光谱的测量方法，包括：荧光渐变转换装置将获取到的待测紫外光转换成可见光，并传输到图像传感装置；图像传感装置将所述可见光转换成可见光光强图像，并传输到数据处理装置；根据数据处理装置获取的可见光光强图像，并根据预置的重构算法计算出待测紫外光的光谱。优选地，所述荧光渐变转换装置将获取到的待测紫外光转换成可见光，并传输到图像传感装置，包括：获取所述荧光渐变转换装置的激发光谱曲线。优选地，所述获取所述荧光渐变转换装置的激发光谱曲线，包括：通过单色仪将标准紫外光源中不同波长的单一波长紫外光依次均匀照射至所述荧光渐变转换装置；在所述数据处理装置中生成所述单一波长的可见光光强图像，将所述可见光光强图像划分成N个透射单元，并计算所述透射单元的发光光强；根据所述透射单元内发光光强的变化生成发光光强随紫外波长变化曲线；将N个所述透射单元的发光光强随波长变化曲线与标准紫外光源的发射光谱相比较得到激发光谱曲线。优选地，所述将N个所述透射单元的发光光强随波长变化曲线与标准紫外光源的发射光谱相比较得到激发光谱曲线包括：通过插值法获得更密集的波长位置的激发率αn。优选地，所述图像传感装置将所述可见光转换成可见光光强图像，并传输到数据处理装置包括：获取经预设为连续线性变化或非线性变化或阶梯式变化的荧光渐变转换片透射出的可见光；获取由黑白面阵CCD或黑白面阵CMOS组成的所述图像传感装置将所述可见光转换成可见光光强图像；所述可见光光强图像被传输到所述数据处理装置。优选地，所述根据数据处理装置获取的可见光光强图像，并根据预置的重构算法计算出待测紫外光的光谱包括：将所述可见光光强图像划分为N个发光单元；数据处理装置获取的可见光光强图像，并根据划分的所述N个发光单元，将所述荧光渐变转换装置划分为N个激发单元；计算所述发光单元的发光光强P；选取所述发光单元内的N个均匀间隔波长的波长位置，并根据所述发光光强P和所述波长位置相对应的激发率αn，建立包含对应所述波长位置的入射紫外光强度xn的方程；建立N个包含所述入射紫外光强xn的发光光强Pm的方程，计算出待测紫外光光谱。优选地，所述选取所述激发单元内的N个均匀间隔波长的波长位置，并根据所述发光光强P和所述波长位置相对应的激发率αn，建立包含对应所述波长位置的入射紫外光强度xn的方程包括：建立方程：P＝x1α1+x2α2+…+xnαn+…+xNαN。优选地，所建立N个包含所述入射紫外光强xn的发光光强Pm的方程，计算出待测紫外光的光谱包括：建立矩阵方程组：Pm＝x1αm-1+x2αm-2+…+xnαm-n+…+xNαm-N。本专利技术实施例还公开了一种紫外光谱的测量装置，包括：成像组件、荧光渐变转换装置、图像传感装置、数据处理装置；所述荧光渐变转换装置包括荧光渐变转换片，所述荧光渐变转换片与图像传感装置紧密贴合；所述图像传感装置与所述数据处理装置电性连接。优选地，所述荧光渐变转换装置包括，用于接收待测紫外光的射入，并将其转换成可见光的荧光渐变转换片；所述荧光渐变转换装置的透光面与数据处理装置相互紧密贴合；所述数据处理装置，包括将所述可见光转换成可见光光强图像的图像传感装置；所述图像传感装置与所述数据处理装置电性连接；所述数据处理装置，用于测量所述可见光强度，并使用重构算法，计算出待测紫外光的光谱。优选地，所述荧光渐变转换片包括：所述荧光渐变转换片设置于所述成像组件的输出位置；所述荧光渐变转换片由多个荧光渐变层叠加而成，具体为：至少由荧光渐变层A、荧光渐变层B、荧光渐变层C三个荧光渐变层叠加而成，且每个荧光渐层的紫外激发光谱各不相同。优选地，所述荧光渐变转换片还包括：用于接受待测紫外光照射的受光面和用于透射出可见光的透光面；所述透光面与所述图像传感装置相互紧密贴合；每个所述荧光渐变层在多个方向上的密度或厚度呈现渐变，且所述荧光渐变层之间的渐变方向不相同。优选地，所述成像组件包括：透镜组和单色仪；所述单色仪的输入口，设置于标准紫外光灯照射到的位置；所述单色仪的输出口，设置于所述透镜组的输入位置，且位于透镜组合适的聚焦位置；所述透镜组，包括：至少一个凹透镜和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外光谱的测量方法，其特征在于，包括：/n荧光渐变转换装置将获取到的待测紫外光转换成可见光，并传输到图像传感装置；/n图像传感装置将所述可见光转换成可见光光强图像，并传输到数据处理装置；/n根据数据处理装置获取的可见光光强图像，结合荧光渐变转换装置的激发光谱曲线，并根据预置的重构算法计算出待测紫外光的光谱。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫外光谱的测量方法，其特征在于，包括：
荧光渐变转换装置将获取到的待测紫外光转换成可见光，并传输到图像传感装置；
图像传感装置将所述可见光转换成可见光光强图像，并传输到数据处理装置；
根据数据处理装置获取的可见光光强图像，结合荧光渐变转换装置的激发光谱曲线，并根据预置的重构算法计算出待测紫外光的光谱。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述荧光渐变转换装置将获取到的待测紫外光转换成可见光，并传输到图像传感装置，包括：
获取所述荧光渐变转换装置的激发光谱曲线。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述荧光渐变转换装置的激发光谱曲线，包括：
通过单色仪将标准紫外光源中不同波长的单一波长紫外光依次均匀照射至所述荧光渐变转换装置；
在所述数据处理装置中生成所述单一波长的可见光光强图像，将所述可见光光强图像划分成N个透射单元，并计算所述透射单元的发光光强；
根据所述透射单元内发光光强的变化生成发光光强随紫外波长变化曲线；
将N个所述透射单元的发光光强随波长变化曲线与标准紫外光源的发射光谱相比较得到激发光谱曲线。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将N个所述透射单元的发光光强随波长变化曲线与标准紫外光源的发射光谱相比较得到激发光谱曲线包括：
通过插值法获得更密集的波长位置的激发率αn。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述图像传感装置将所述可见光转换成可见光光强图像，并传输到数据处理装置包括：
获取经预设为连续线性变化或非线性变化或阶梯式变化的荧光渐变转换片透射出的可见光；
获取由黑白面阵CCD或黑白面阵CMOS组成的所述图像传感装置将所述可见光转换成可见光光强图像；
所述可见光光强图像被传输到所述数据处理装置。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据数据处理装置获取的可见光光强图像，并根据预置的重构算法计算出待测紫外光的光谱包括：
将所述可见光光强图像划分为N个发光单元；
数据处理装置获取的可见光光强图像，并根据划分的所述N个发光单元，将所述荧光渐变转换装置划分为N个激发单元；
计算所述发光单元的发光光强P；
选取所述发光单元内的N个均匀间隔波长的波长位置，并根据所述发光光强P和所述波长位置相对应的激发率αn，建立包含对应所述波长位置的入射紫外光强度xn的方程；
建立N个包含所述入射紫外光强xn的发光光强Pm的方程，计算出待测紫外光光谱。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述选取所述激发单元内的N个均匀间隔波长的波长位置，并根据所述发光光强P和所述波长位置相对应的激发率αn，建立包含对应所述波长位置的入射紫外光强度xn的方程包括：
建立方程：P＝x1α1+x2α2+…+xnαn+…+xNαN。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所建立N个包含所述入射紫外光强xn的发光光强Pm的方程，计算出待测紫外光的光谱包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：董翊，
申请(专利权)人：南京伯克利新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32