一种近红外光谱仪及近红外在线检测方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种近红外光谱仪及近红外在线检测方法。包括光源模块、光谱收集模块和光谱分析模块；光源模块用于出射近红外光线，近红外光线照射至流水线上的待测样品；光谱收集模块包括光束传输单元和红外探测单元，光束传输单元用于将待测样品反射的近红外光线传输至红外探测单元；光谱分析模块与红外探测单元连接，光谱分析模块用于分析和处理红外探测单元得到的近红外光谱，完成对待测样品的类别或成分的检测。本发明专利技术实施例的技术方案，通过近红外光谱仪对待测样品进行照射和光谱收集，经过分析和处理后得到待测样品的类别和成分，解决了近红外光谱仪检测效率低的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外光谱仪及近红外在线检测方法


[0001]本专利技术实施例涉及光学领域，尤其涉及一种近红外光谱仪及近红外在线检测方法。

技术介绍

[0002]近红外光谱技术以其快速、无损、绿色等优点在材料快速分析中得到广泛应用。
[0003]目前市面上用于生产检测的近红外光谱仪普遍使用FT
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NIR技术，这种技术通过调节光束的相对延迟来调节光束干涉，并通过傅里叶变换采集所需材料的近红外光谱数据。由于FT
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NIR技术在测量时需要机械移动，故完成一个光谱扫描通常需要一分钟以上，检测效率低，无法满足在线需求。相比于FT
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NIR技术可以实现多组分同时检测，目前市面上能够满足在线快速检测的光谱仪同一时间只能进行单个特征峰的检测，无法实现多组分同步分析。
[0004]上述FT
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NIR光谱仪检测效率低，单特征峰检测光谱仪功能受限。目前，检测速度快、精度高、信噪比好、可多组分同时检测的在线近红外光谱仪还未见报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种近红外光谱仪及近红外在线检测方法，以实现在线对待测样品进行快速检测并且使用检测的设备快速、高精度、不破坏待测样品原有的结构和组成。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种近红外光谱仪，包括光源模块、光谱收集模块和光谱分析模块；
[0007]所述光源模块用于出射近红外光线，所述近红外光线照射至流水线上的待测样品；
[0008]所述光谱收集模块包括光束传输单元和红外探测单元，所述光束传输单元用于将所述待测样品反射的近红外光线传输至所述红外探测单元；
[0009]所述光谱分析模块与所述红外探测单元连接，所述光谱分析模块用于分析和处理所述红外探测单元得到的近红外光谱，完成对所述待测样品的类别或成分的检测。
[0010]可选的，所述光谱分析模块对所述近红外光谱的分析和处理包括：
[0011]对所述近红外光谱的光谱数据进行平滑处理，提取出每个波长的幅值，相邻波长间的差值以及光谱的一阶导数，形成所述光谱数据的多个属性；
[0012]综合采用以信息熵作为判据的决策树和多分类支持向量机建立的模型进行分析，对每一个所述属性得出的结果进行加权汇总，完成对所述待测样品的类别或成分的检测。
[0013]可选的，所述光束传输单元包括透镜、狭缝和分光光栅，所述红外探测单元包括线阵红外探测器；
[0014]所述待测样品漫反射的光线经过所述透镜后汇聚至所述狭缝，所述狭缝透射的光线经过所述分光光栅分光后被所述线阵红外探测器接收。
[0015]可选的，所述分光光栅包括凹面光栅。
[0016]可选的，所述线阵红外探测器包括InGaAs探测器。
[0017]可选的，所述InGaAs探测器内置半导体制冷单元，所述半导体制冷单元用于使所述InGaAs探测器的工作区和外壳之间产生稳定温度差；
[0018]所述近红外光谱分析仪还包括散热模块，所述散热模块用于使所述InGaAs探测器的外壳维持室温，保证所述InGaAs探测器的工作区稳定低温，维持所述InGaAs探测器高精度探测。
[0019]可选的，所述光源模块包括多个卤钨灯形成的光源阵列。
[0020]可选的，所述近红外光谱仪还包括壳体，所述光源模块、所述光谱收集模块和所述散热模块位于所述壳体内。
[0021]第二方面，本专利技术实施例还提供一种近红外在线检测方法，利用上述的近红外光谱仪执行，所述近红外在线检测方法包括：
[0022]光源模块出射近红外光线，所述近红外光线照射至流水线上的待测样品；
[0023]光束传输单元将所述待测样品反射的近红外光线传输至红外探测单元；
[0024]光谱分析模块分析和处理所述红外探测单元得到的近红外光谱，完成对所述待测样品的类别或成分的检测。
[0025]可选的，所述光谱分析模块分析和处理所述红外探测单元得到的近红外光谱，完成对所述待测样品的类别或成分的检测包括：
[0026]对所述近红外光谱的光谱数据进行平滑处理，提取出每个波长的幅值，相邻波长间的差值以及光谱的一阶导数，形成所述光谱数据的多个属性；
[0027]综合采用以信息熵作为判据的决策树和多分类支持向量机建立的模型进行分析，对每一个所述属性得出的结果进行加权汇总，完成对所述待测样品的类别或成分的检测。
[0028]本专利技术实施例提供的近红外光谱仪，包括光源模块、光谱收集模块和光谱分析模块。光源模块出射近红外光线可以照射到流水线上的待测样品，利用光谱收集模块收集待测样品上的光谱信息后传输到光谱分析模块，经过光谱分析模块进行相应的分析和处理，最终确定待测样品的类别和成分。其中，光谱收集模块还包括光束传输单元和红外探测单元，分别起到传输和探测作用，方便后续光谱分析模块的分析和处理。本实施例提供的近红外光谱仪，通过光源模块、光谱收集模块和光谱分析模块完成对待测样品的照射、收集、分析和处理。在不损坏待测样品原有结构和组成的基础上，简化了近红外光谱仪对待测样品检测的操作过程，有效降低检测成本，缩短测试时间，进一步提高测试效率。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例提供的一种近红外光谱仪的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例提供的另一种近红外光谱仪的结构示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例提供的一种近红外光谱仪中分光光栅的结构示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例提供的一种近红外光谱仪中红外探测单元中线阵红外探测器的结构示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例提供的一种近红外在线检测方法的流程示意图；
[0034]图6为本专利技术实施例提供的湿度不同的待测烟草样品的近红外光谱图和近红外光
谱图的一阶导数图谱的示意图；
[0035]图7为本专利技术实施例提供的产地不同的待测烟草样品的近红外光谱图和近红外光谱图的一阶导数图谱的示意图；
[0036]图8为本专利技术实施例提供的另一种近红外在线检测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0038]在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。需要注意的是，本专利技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本专利技术实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外光谱分析仪，其特征在于，包括光源模块、光谱收集模块和光谱分析模块；所述光源模块用于出射近红外光线，所述近红外光线照射至流水线上的待测样品；所述光谱收集模块包括光束传输单元和红外探测单元，所述光束传输单元用于将所述待测样品反射的近红外光线传输至所述红外探测单元；所述光谱分析模块与所述红外探测单元连接，所述光谱分析模块用于分析和处理所述红外探测单元得到的近红外光谱，完成对所述待测样品的类别或成分的检测。2.根据权利要求1所述的近红外光谱分析仪，其特征在于，所述光谱分析模块对所述近红外光谱的分析和处理包括：对所述近红外光谱的光谱数据进行平滑处理，提取出每个波长的幅值，相邻波长间的差值以及光谱的一阶导数，形成所述光谱数据的多个属性；综合采用以信息熵作为判据的决策树和多分类支持向量机建立的模型进行分析，对每一个所述属性得出的结果进行加权汇总，完成对所述待测样品的类别或成分的检测。3.根据权利要求1所述的近红外光谱分析仪，其特征在于，所述光束传输单元包括透镜、狭缝和分光光栅，所述红外探测单元包括线阵红外探测器；所述待测样品漫反射的光线经过所述透镜后汇聚至所述狭缝，所述狭缝透射的光线经过所述分光光栅分光后被所述线阵红外探测器接收。4.根据权利要求3所述的近红外光谱分析仪，其特征在于，所述分光光栅包括凹面光栅。5.根据权利要求3所述的近红外光谱分析仪，其特征在于，所述线阵红外探测器包括InGaAs探测器。6.根据权利要求5所述的近红外光谱分析仪，其特征在于，所述InGaAs探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春峰，吴征阳，李谦，王睿，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：