[发明专利]双光路单光栅的漫射照明反射光谱测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，特别涉及一种双光路单光栅的漫射照明反射光谱测量系统及测量方法。

背景技术

反射光谱分光光度系统是一种通过对物体反射光光谱按照波长分光，得到反射或透射光谱的光谱功率分布的一种光学系统。

在测量的过程中，由于测试光源无法做到绝对的稳定，在每次点亮时，光源的光谱强度都会发生波动，光源的波动不可避免的对仪器测试的重复性和精确度产生影响。解决的办法是采用双光路结构，在一次测试中，同时测得参考光路和测试样品的反射光谱信号，利用参考光路来消除由于光源波动所产生的误差。

目前的技术一般是采用双光路双光栅的测试结构，其内部相应于双光路的设计应用两组光学元件，包含两套光学透镜、两个光栅和两组阵列传感器。这种设计不但提高了产品的成本，而且增加了结构的复杂性，在实际的应用中存在着一定的弊端。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种双光路单光栅的漫射照明反射光谱测量系统及测量方法，旨在减少成本的同时兼容测试的稳定性，达到更好的测量分析效果。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种双光路单光栅的漫射照明反射光谱测量系统，用于得到测试样品的反射光谱，其中，包括：积分球、挡板、测试光源、第一透镜、分光挡板、第二透镜、衍射光栅、主光路直角棱镜、参考光路直角棱镜、主光路阵列传感器和参考光路阵列传感器；

测试光源发出的光经积分球均匀化后，照射到测试样品上，经反射后反射光通过积分球通光孔形成主光路光；另一部分被经积分球均匀化后，照射到积分球内壁上，由于使用挡板将此部分光和测试样品表面隔开，此部分光不照射到测试样品表面，而直接通过将积分球通光孔形成参考光路光；所述主光路光和参考光路光由积分球通光孔出射，经过第一透镜后分别入射到分光挡板上的主光路入射狭缝和参考光路入射狭缝，然后再经过第二透镜后，照射到衍射光栅的不同位置，经过衍射光栅的衍射后分光，再经过第二透镜，分别照射到主光路直角棱镜和参考光路直角棱镜上，经过主光路直角棱镜和参考光路直角棱镜的全反射，分别改变主光路光和参考光路光的方向，形成两列按照波长分散分布的光，使主光路光和参考光路光分别聚焦到主光路阵列传感器和参考光路阵列传感器上，获得主光路光和参考光路光的光谱信息。若不采用棱镜进行反射，那么主光路和参考光路的光经过透镜后聚焦形成的两条线间距会非常近，在这种情况下，由于传感器机械尺寸的限制，无法将两个线阵阵列传感器准确对准两个光路。

所述的双光路单光栅的漫射照明反射光谱测量系统，其中，所述测试光源还包括一光阑，用于使测试光源发出的光不会直接照射到测试样品表面。避免了由于光源直接照射到物体表面使漫射照明不均匀。

所述的双光路单光栅的漫射照明反射光谱测量系统，其中，还包括一用于消除光源不稳定引起的误差，得到正确的测试样品的反射光谱的主机，所述主机连接主光路阵列传感器和参考光路阵列传感器。

一种上述的双光路单光栅的漫射照明反射光谱测量系统的测量方法，其中，包括以下步骤：

ST1、测试光源发出的光经积分球反射一部分照射到测试样品上，经反射形成主光路光，另一部分被挡板遮挡，形成参考光路光；

ST2、所述主光路光和参考光路光由积分球通光孔出射，经过第一透镜后分别入射到分光挡板上的主光路入射狭缝和参考光路入射狭缝；

ST3、所述主光路光和参考光路光经过第二透镜后，照射到衍射光栅的不同位置，经过衍射光栅的衍射后分光，分散为两列按照波长分散分布的光；

ST4、所述主光路光和参考光路光经过第二透镜，分别照射到主光路直角棱镜和参考光路直角棱镜上，经过主光路直角棱镜和参考光路直角棱镜的全反射，分别改变主光路光和参考光路光的方向，使主光路光和参考光路光分别聚焦到主光路阵列传感器和参考光路阵列传感器上，获得主光路光和参考光路光的光谱信息。

其中，参考光路检测光源波动，主光路检测样品表面光谱反射率。通过算法可以有效地增强测量重复性。

之后应用定标方法即可得到对应波长处的该样品光谱反射率。

相较于现有技术，本发明提供的双光路单光栅的漫射照明反射光谱测量系统及测量方法，通过主光路和参考光路共用一组光学元件，同时获得主光路和参考光路的光谱信息，大大简化了产品结构的复杂性，降低了产品的成本；同时还兼容测试的稳定性，达到很好的测量分析效果；具有较佳的市场推广前景。

附图说明