[发明专利]一种基于光谱分析技术的光谱采集装置及其校正方法

说明书

本发明提供一种基于光谱分析技术的光谱采集装置及其校正方法，该装置包括壳体，壳体内部设有光源以及光源校准系统，光源校准系统包括光谱收集器、光源照度收集器、光路切换器、信号处理器。光谱收集器置于待测物体的正上方，用于收集光源经待测物体反射回来的光谱信号，光源照度收集器用于收集光源的光照度信号，光谱收集器通过第一连接光纤与光路切换器的第一输入端连接，光源照度收集器通过第二连接光纤与光路切换器的第二输入端连接，光路切换器的输出端通过第三连接光纤与信号处理器连接。本发明可以有效减少手动光源校准的误差、适应不同探测距离对光谱采集的影响、克服高浓度水雾粉尘环境对光谱采集的影响。

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，具体涉及一种基于光谱分析技术的光谱采集装置及其光源校正方法。

背景技术

以测谱学为基础发展起来的光谱分析技术是一种高效、实时、便捷、低廉的分析手段，具有对环境绿色、无需前处理等众多优点。目前光谱分析技术已经逐步应用到医学、采矿、电力、食品、农业等诸多领域。随着光谱分析技术应用领域的拓宽，以及光谱分析技术的不断完善，对基于光谱分析技术的光谱采集装置的要求也越来越高。

采用光谱分析技术时，高浓度粉尘、水雾的环境会造成光谱仪接收到的光谱信号减弱甚至消失，从而造成后期光谱定量、定性识别算法的失效，无法达到光谱识别的目的。由于待测物体与光谱采集装置距离的不断变化，而探测距离(光程)又会对待测物体的反射光谱信号产生一定的影响。同时，由于光谱仪光源工作时间的推移，其光源的能量会随灯丝温度、灯丝老化、输入电压等因素的变化而发生变化，而在实际的光谱分析技术应用过程中，普遍使用的手动漫反射白板的光源校正方法会造成时间的浪费、增加了手动光源校正的随机误差、受环境限制较大等弊端，无法保证光谱分析技术实时性、准确性的技术要求。综上所述，迫切需要设计一种新型的光谱采集装置来适应高浓度粉尘、水雾环境、采集距离变化、光源能量变化等因素对光谱采集的影响，以期拓展光谱分析技术的应用领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：设计一种新型的光谱采集装置来适应高浓度粉尘、水雾、采集距离变化、光源能量变化等因素对光谱采集的影响；拓展光谱分析技术在自动检测领域的应用范围；提高光谱采集的精度，为后期光谱定性、定量识别算法的精准判别提供保障；提高光谱采集的效率，满足光谱分析技术实时性、准确性的技术需求。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种基于光谱分析技术的光谱采集装置，包括壳体，壳体内部设有光源以及光源校准系统；所述光源校准系统包括光谱收集器、光源照度收集器、光路切换器、信号处理器；所述光谱收集器置于待测物体的正上方，用于收集光源经待测物体反射回来的光谱信号；所述光源照度收集器用于收集光源的光照度信号；所述光谱收集器通过第一连接光纤与光路切换器的第一输入端连接；所述光源照度收集器通过第二连接光纤与光路切换器的第二输入端连接；所述光路切换器的输出端通过第三连接光纤与信号处理器连接。

优选地，所述壳体内部还设有测距传感器，测距传感器通过信号传输线与信号处理器连接。

优选地，所述壳体侧壁和底壁为金属板材，顶壁为透光玻璃板材。

优选地，所述壳体侧壁外侧分别设有高压气流发射器。

优选地，所述高压气流发射器与壳体侧壁之间呈锐角布置。

优选地，所述光源照度收集器偏向光源方向。

优选地，所述光源上套设有聚光罩，所述聚光罩的高度大于光谱收集器的高度。

优选地，所述光源由电缆线供电。

一种光谱采集装置进行光源校正的方法，包括如下步骤：

S1：在光谱收集器正下方的位置放置漫反射白板；