远程在线光谱检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种远程在线光谱检测系统，包含：光源组件，在光源组件后设置有分束镜，在分束镜后分别设置有第一检测光路组件、第二参考光路组件和光谱探测组件，在第一检测光路组件和第二参考光路组件之间还设置有光路斩波器。其中，第一探测光路组件包含依次设置的第一光纤准直镜，探测光纤纤芯和球形样品池；第二参考光路组件包含依次设置的平面反射镜，第二光纤准直镜和参考光纤纤芯，所述的参考光纤纤芯的输出端面上涂覆金属银；所述的探测光纤纤芯与参考光纤纤芯之间间隔的距离为微米量级。本发明专利技术所提供的远程在线光谱检测系统，在实现光纤长距离传输的基础上，分辨率高，稳定性好，维护成本低。

【技术实现步骤摘要】

本发 明涉及一种在线光谱检测系统，特别涉及一种利用光纤技术把光电检测设备 与样品池远距离分离的在线光谱检测系统，属于光电检测领域。
技术介绍
目前传统的分析仪器大多只能在实验室内工作，无论是光谱分析仪器还荧光探测 仪器，都存在被检测样品与光电检测设备之间无法长距离分离的问题，不适合做特殊场合 的在线检测，如深水检测、管道检测、洞穴检测及其其它特殊场合，因为这些场合都是大型 的分析仪器无法实时取样或者难以进入的。那么，利用光纤检测在这些场合就可以发挥非 常重要和积极的作用。利用光纤的柔软性、细小性、可长距离传输光能等特性开发出各种光 纤探头，这些探头已经在工业上有着广泛的应用。虽然目前的技术中，利用光纤的可弯曲性实现了对特殊场合的探测，并且可以实 现探测设备远离探测环境，尽可能的降低外部环境对探测设备的干扰。但是，光纤在弯曲的 同时也会导致光能传输效率的不稳定，信噪比降低。所以目前市场上存在的光纤探头的传 播距离还是普遍都比较短。另外，目前的技术在做吸收度检测时，传统的样品吸收池在与光 纤耦合时都是采用光纤准直镜的耦合方式，光纤准直镜的各种像差严重影响耦合效率，尤 其是当光谱范围比较宽时，像差较大，耦合效率低，使得探测信号变弱，探测下限升高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种远程在线光谱检测系统，其是一种分辨率高，稳定性好， 维护成本低的长距离光纤光谱检测系统。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是提供一种远程在线光谱检测系统，其包含 光源组件，在所述的光源组件后设置有分束镜，在所述的分束镜后分别设置有第一检测光 路组件、第二参考光路组件和光谱探测组件，在所述的第一检测光路组件和第二参考光路 组件之间还设置有光路斩波器。所述的第一探测光路组件包含依次设置的第一光纤准直镜，探测光纤纤芯和球形 样品池；所述的球形样品池包含依次设置的球形光学窗口和凹面反射镜，该球形光学窗口 和凹面反射镜的球心均为探测光纤纤芯的输出端。所述的第二参考光路组件包含依次设置的平面反射镜，第二光纤准直镜和参考光 纤纤芯。所述的参考光纤纤芯的输出端面上涂覆金属银。所述的探测光纤纤芯与参考光纤纤芯之间间隔的距离为微米量级。所述的光源组件包含依次设置的光源和第一透镜。所述的光源可采用氘灯，或卤 钨灯，或氙灯，或三者之间的任意组合。所述的分束镜采用透射与反射比为50% 50%的分束镜。所述的探测光纤纤芯的输入端和输出端均设置有光纤连接接头；该探测光纤纤芯 的输入端通过所述的光纤连接接头与第一光纤准直镜耦合连接；该探测光纤纤芯的输出端通过所述的光纤连接接头与球形光学窗口耦合连接。所述的参考光纤纤芯的输入端设置有光纤连接接头，该参考光纤纤芯的输入端通过所述的光纤连接接头与第二光纤准直镜耦合连接。所述的探测光纤纤芯与参考光纤纤芯采用相同的材质制成，并设置在同一根光纤 中。所述的光谱探测组件包含依次设置在分束镜之后的第二透镜和光谱探测器。所述 的光谱探测器可采用紫外光光谱探测器，或可见光光谱探测器，或近红外光谱探测器，或三 者之间的任意组合。所述的光路斩波器设置在第一光纤准直镜和第二光纤准直镜之前。该光路斩波器 具有若干间隔设置的环扇形不透光挡板。本专利技术提供的远程在线光谱检测系统，与现有技术相比，具有以下优点和有益效 果1、本专利技术采用双芯光纤结构解决光纤扰动问题，利用参考光纤纤芯8的传输效率修正 探测光纤纤芯7的传输效率，降低了由于光纤扰动而引起的传输效率的变化，最大程度上 消除了光纤扰动对传输效率的影响，使得光纤的传输效率更稳定，传播距离更长，得到更高 的信噪比。2、本专利技术采用了球形样品池，避免使用光纤准直镜构建样品池的传统方法，使得 样品池与光纤的耦合效率有效提高，从而增强探测信号。3、本专利技术结构简单，维护成本低，尤其适用于特殊场合的光谱检测。附图说明图1为本专利技术提供的远程在线光谱检测系统的结构示意图。图2为本专利技术提供的参考光纤纤芯的镀银端面图。图3为本专利技术提供的球形样品池的结构示意图。图4为本专利技术提供的光学斩波器的结构示意图。具体实施例方式以下结合图1 图4，详细说明本专利技术的一个优选的实施例。如图1所示，为本专利技术所述的远程在线光谱检测系统的结构示意图。其包含光源 组件，在所述的光源组件后设置有分束镜3，在所述的分束镜3后分别设置有第一检测光路 组件、第二参考光路组件和光谱探测组件，在所述的第一检测光路组件和第二参考光路组 件之间还设置有光路斩波器12。其中，所述的光源组件包含依次设置的光源1和第一透镜2。所述的光源1可采用 氘灯，或卤钨灯，或氙灯，或三者之间的任意组合，发射光谱范围为900nm 2500nm。本实施 例中，光源1采用型号为LS-I-LL的卤钨灯。所述的分束镜3采用透射与反射比为50% 50%的分束镜，将光路一分为二形成透 射光光路和反射光光路。所述的第一探测光路组件设置在分束镜3所形成的透射光光路上，其包含依次设 置的第一光纤准直镜5，探测光纤纤芯7和球形样品池9。所述的探测光纤纤芯7的输入端和输出端均设置有型号为SMA905的光纤连接接头，该探测光纤纤芯7的输入端通过所述的 光纤连接接头与第一光纤准直镜5耦合连接。如图3所示，所述的球形样品池9包含依次设置的球形光学窗口 14和凹面反射镜 15。所述的探测光纤纤芯7的输出端通过所述的光纤连接接头与球形光学窗口 14耦合连 接，该球形样品池9采用探测光纤纤芯7的输出端作为其球心设置，即球形光学窗口 14和 凹面反射镜15的球心均为探测光纤纤芯7的输出端面。由于采用球形光学窗口 14作为探 测光纤纤芯7的出射窗口，把探测光纤纤芯7的输出端面作为球形光学窗口 14的球心，并 且由于该输出端面的面积很小，在平方微米量级，可以将其作为点光源处理，从而保证了球 形样品池9中的光程处处相等。所述的第二参考光路组件设置在分束镜3所形成的反射光光路上，其包含依次设 置的平面反射镜4，第二光纤准直镜6和参考光纤纤芯8。所述的参考光纤纤芯8的输入端 设置有型号为SMA905的光纤连接接头，该参考光纤纤芯8的输入端通过所述的光纤连接接 头与第二光纤准直镜6耦合连接。如图2所示，所述的参考光纤纤芯8的输出端面上涂覆 银13。所述的探测光纤纤芯7与参考光纤纤芯8采用相同的材 质制成，被设置在同一根 光纤中，两者之间的距离非常接近，一般在微米量级。因此，可以近似认为两者的传输效率 等同，也就是说所述的两个纤芯因弯曲而导致的传输效率的变化近似相同。在本专利技术的另外一个优选实施例中，也可以将第一探测光路组件设置在分束镜3 所形成的反射光光路上，而将第二参考光路组件设置在分束镜3所形成的透射光光路上， 也就是只要直接对换探测光纤纤芯7与参考光纤纤芯8即可。所述的光谱探测组件包含依次设置在分束镜3之后的第二透镜10和光谱探测器 11。所述的光谱探测器11可采用紫外光光谱探测器，或可见光光谱探测器，或近红外光谱 探测器，或三者之间的任意组合，光谱探测范围为900nm 2500nm。本实施例中，光谱探测 器11采用型号为NIRQUEST256-2. 5的近红外光谱探测器。所述的光路斩波器12设置在第一光纤准直镜5和第二光纤准直镜6之前。如图 4所示，其具有若干间隔设置的环扇形不透光挡板16，可控制光路的通断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程在线光谱检测系统，其特征在于，包含：光源组件；在所述的光源组件后设置有分束镜（３）；在所述的分束镜（３）后分别设置有第一检测光路组件、第二参考光路组件和光谱探测组件；在所述的第一检测光路组件和第二参考光路组件之间还设置有光路斩波器（１２）；其中，所述的第一探测光路组件包含依次设置的第一光纤准直镜（５），探测光纤纤芯（７）和球形样品池（９）；所述的球形样品池（９）包含依次设置的球形光学窗口（１４）和凹面反射镜（１５），该球形光学窗口（１４）和凹面反射镜（１５）的球心均为探测光纤纤芯（７）的输出端；所述的第二参考光路组件包含依次设置的平面反射镜（４），第二光纤准直镜（６）和参考光纤纤芯（８）；所述的参考光纤纤芯（８）的输出端面上涂覆金属银（１３）；所述的探测光纤纤芯（７）与参考光纤纤芯（８）之间的间隔距离为微米量级。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋春立，黄欣，王勤华，
申请(专利权)人：上海衡伟信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]