[发明专利]一种工业现场用光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱仪，更具体地说，涉及一种工业现场用光谱仪。

背景技术

光是一种电磁辐射波，具有一定的能量，不同波长光的能量与分子或原子内电子的某个量子化能级差相对应，当光作用于待测物质时，会引起反射、吸收和散射等现象，从而产生入射光信号的变化，入射光信号的变化直接反映了化合物原子或分子电磁辐射的吸收量、反射量或散射量，光谱技术就是测量其变化，得到光吸收、反射或散射的光谱图，从而进行定性或者定量分析，识别化合物。

物质的光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，与其它方法相比较，由于光谱分析对样品没有任何限制，是一种公认的重要分析工具。在分子构型和构象研究、化学化工、物理、能源、材料、天文、气象、遥感、环境、地质、生物、医学、药物、农业、食品、法庭鉴定和工业过程控制等多方面的分析测定中都有十分广泛的应用。能形成物质的光谱，能区分、分析、度量光谱的仪器统称光谱仪。

目前，工业现场使用的光谱仪有多种接口，不同的光谱仪会有不同的接口。但一般的光谱仪通常只有一个或两个接口，通常为RS232或USB接口。这样的光谱仪在某些特定场合就难于使用，如需要将测量数据通过无线方式实时传送到中心站，一般的接口就难于胜任。另外，由于工业现场使用的光谱仪狭缝的长宽、光栅参数在很大程度上决定了光谱仪的能量利用率和分辨率。提高了光谱仪的分辨率则光能利用率较低，提高了光能利用率则分辨率会下降；上述因素极大的限制了光谱仪的使用。

此外，目前使用的光谱仪还存在加装漏电开关后，光谱仪极易跳电的情况。漏电开关作为一种电路保护器件，对电路起着非常重要的保护作用，光谱仪不能安装漏电开关，势必会使得光谱仪在工作过程中存在很大的安全隐患。且国家也有明文规定，类似光谱仪的电气设备必须安装漏电开关，怎样能够让光谱仪很好的获得漏电开关保护的同时，又不因易跳电而影响光谱仪的正常工作，也成了一直困扰现场检测人员的一大难题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有光谱仪存在的：1)不能同时保证高能量利用率和高分辨率；2)接口单一，不便在特殊场合使用；3)不能安装漏电开关，保护电路的问题，提供了一种工业现场用光谱仪，本发明的光谱仪实现了高能量利用率和高分辨率的完美结合，且制造成本低、使用效果好。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种工业现场用光谱仪，包括集光准直模块、成像模块、处理模块和控制模块，所述的集光准直模块用于收集目标反射光，对收集到的光进行准直、分光，并输出处理后的光；所述的成像模块包括CCD检测器和CCD驱动电路，集光准直模块的输出端与所述CCD检测器的输入端相连，所述CCD驱动电路控制CCD检测器采集经集光准直模块处理后的光谱，并输出采集的光谱数据；所述的处理模块与成像模块连接，对CCD检测器采集的光谱数据进行处理及显示，该处理模块包括信号调理单元、数据采集单元以及电源单元，所述信号调理单元将输入的光谱数据进行调理后输出到数据采集单元，所述电源单元向信号调理单元以及CCD驱动电路供电；所述控制模块包括数据分析界面显示单元和控制系统单元；该控制模块用于向所述处理模块以及CCD驱动电路发送控制信号；

所述的集光准直模块包括集光准直透镜、柱面镜、狭缝、准直透镜、光栅、成像透镜、DMD、聚焦透镜和单点光电二极管，所述的集光准直透镜和柱面镜构成集光结构，检测目标的反射光经光纤端口入射到集光准直透镜，由集光准直透镜准直为复色平行光后入射到柱面镜，经柱面镜将圆形光束变为带状光束后入射到狭缝，由狭缝出射的光束经过准直透镜准直为复色平行光后入射到光栅，经光栅色散为光谱带；调整DMD的角度，使光谱带由成像透镜会聚后按波长顺序依次入射到DMD的不同位置，经DMD进行波长选通后由聚焦透镜聚焦在单点光电二极管上，单点光电二极管将接收的光谱信息传送给CCD检测器处理；

所述的电源单元加装有漏电开关，该漏电开关的一端与电源出线相连，所述的漏电开关的另一端连接有一隔离变压器，所述的隔离变压器的匝数比为1:1；