[发明专利]一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头

说明书

技术领域

本发明涉及近红外光谱分析领域，特别涉及一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头。

背景技术

对粮食、油料作物种子、饲料颗粒等固体颗粒物的某几种成份信息进行快速检测有重要意义。比如，获取粮食等农作物部分成份的含量信息在粮食的收获、收购、储运、加工等阶段有重要意义，收购商可以根据小麦蛋白质含量信息按质论价，面粉生产商可以根据小麦的蛋白质含量信息调整生产。

近红外光谱分析技术利用近红外光对物质成分进行检测，使用这一技术对粮食等固体颗粒物进行检测不需要试剂、不损坏样品、速度快，精度也较高。这一技术从上世纪60、70年代开始在欧美等发达国家得到大量应用，国外很多粮食加工厂、饲料加工厂、药厂等有近红外光谱分析仪，近几十年国内也开始使用这一技术。很多国家，如美国、加拿大、中国等已将一些近红外检测粮食成分的方法定为标准方法(如AACC Method 39-25)。

目前使用近红外分析技术检测粮食等固体颗粒物主要使用透射方法和漫反射方法，具。对于很多固体颗粒物样品，透射方式效果更好，应用较多，一般用于台式仪器(US patent 5241178、FOSS，Infratec TM 1241)。目前使用透射方法检测固体颗粒物，需要将样品置于样品池中，需要取样、装样等操作过程。粮食的很多检测需求属于现场分析，如交易现场、仓库等，繁琐的操作更适合实验室而不是现场分析应用。近红外光谱分析的很多现场分析应用如水果收获时成熟度检测、化工原料的仓库管理，已经开始大量使用手持式近红外光谱分析仪，如Felix Instruments Inc.的F-750，国内也有这类探头或仪器的专利(CN101799401A、CN103822900A、CN104034674A)，这些设备不需要装样操作，可以对水果或固体粉末进行直接检测，但这些设备并不能用于检测粮食等固体颗粒物，目前仍然缺乏不需要装样操作、能够直接对粮食进行检测的光谱分析仪，特别是手持式仪器。要解决近红外光谱分析难于用于粮食现场分析的问题，必须寻找新的检测方式，替代现有的装样检测方式。粮食油料作物种子等大固体颗粒物样品有一定流动性，检测时可以当成流体，可以设计特殊的探头，插入样品中采用透射方式进行检测，但是目前近红外光谱分析仪器中缺乏可以将仪器或探头直接插入粮食等固体颗粒物中进行检测的透射式检测装置。目前近红外分析领域有多种用于液体检测的透射式探头，如US patent 5418615的设计。但是粮食等固体颗粒物的颗粒较大，需要较大光程使透射光更加均匀，目前的透射式探头将光路布置在一个探针内，光程太小，甚至没有一些粮食的直径大，仅适合检测液体，并不适合用于粮食等固体颗粒物样品检测。单纯增加单个探针的体积以增加光程会造成探头体积过大。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，能够对粮食、油料作物种子、饲料颗粒等固体颗粒物进行无损检测，属于近红外光谱分析仪的附件，适合与便携式及台式近红外分析仪配合使用。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种用于固体颗粒物光谱无损检测的双探针透射式探头，包括光源探针、检测探针、固定装置，其中光源探针、检测探针平行设置在固定装置上，光源探针上设置的出射窗正对着检测探针上设置的入射窗；光源探针内安装有出射光线发出装置，检测探针内安装有检测装置，出射光线发出装置将出射光传导至出射窗进入到固体颗粒物，出射光经过固体颗粒物形成的透射光经入射窗进入即得到入射光线，入射光线被检测装置接收，检测装置将接收到入射光线的光信号转换为电信号传输出去。检测装置将光信号转换为电信号传输到探头外的采集、处理、显示系统，进行进一步的处理。

所述检测装置包括分光元件、阵列探测器，入射窗、分光元件、阵列探测器依次排列；入射光线经过分光元件分光后到达阵列探测器，阵列探测器将入射光线的光信号转换为电信号传输出去。

所述分光元件光纤阵列板、滤光片阵列，入射窗、光纤阵列板、滤光片阵列、阵列探测器依次排列。

所述光纤阵列板为M个平行排列的短光纤，用于限制进入滤光片阵列的入射光线的角度，其中M≥1；所述滤光片阵列为N个窄带滤光片或者线性渐变滤光片组成的阵列，其中N≥1。

所述滤光片阵列为一维滤光片阵列，所述阵列探测器为线阵列探测器，或者所述滤光片阵列为二维滤光片阵列，所述阵列探测器为面阵列探测器。