[发明专利]用于测量光散射体的光学测量装置

说明书

本发明涉及用光测量散射体中的物理性质数值的装置。目标散射体为粉末，或一种不透明的溶液例如：血液或牛奶；食物如水果，或人体、粉末包括用于药品或已加工食品的原材料如：玉米粉或面粉，或工业加工原材料如陶瓷。需要测量的物理性质值是湿度含量或成份浓度例如蛋白浓度。

在散射体中测量物理特性值的方法是通过将光辐射通过目的物的表面并且在目的物表面的另一点上接收由目的物散射和反散的光。从而根据接收光的数据测量物理特性值。例如：装置包括用于向目的物发射光的发光端，用于在发光端附近接收被散射/被反射光的第一光接收端，和用于接收与发光端隔离的一位置上的被散射/被反射光的第二光接收端。发光端用于测量在目的物深层的物理特性值，参考日本专利公开No.61-11614(1986)。

为了提高测量精度，就发射器而言，测量是在没有测量物体的空白状态下进行，而同时用参考散射样品来测量散射体的参考光谱。在上述的已有技术中，信号由与参考光谱相应的图4中所示的纤维件获得。

此外，测量在两或三个波长上进行用于获得不同波长测量数据的比率，从而提高测量精确度。

然而，上述已有技术的装置具有以下问题：作为内脑测量的需要，它涉及在深层的测量，发光端和第二光接收端之间的距离至少在4.25cm，如果发光端和第二光接收端被彼此分隔开，然而，实际光路的长度增加，由于在目的物上的吸收或散射到达第二光接收端的光量将极度减少，从而测量的精确度被降低。

纤维束结构显示在如图15所示的已有相关技术中，作为第二光接收端的纤维件被与发光端分隔开，因此第一和第二光接收端不可能与发光端一起被合并到同一束结构中。

此外，在相关的现有技术中，用作发光端的纤维件和用作第二光接收端的纤维件相对于目的物的表面进行倾斜安装。因此光量随着目的物的深度变化。

当发射光在目的物上扩展到360°时，作为第二光接受端的纤维件仅能接受来自部分区域具有不可聚性的光。

本发明适于从目的物表面的浅层区域测量物理特性值，为了有效地接收被发射在光接收端目的物上的光，许多光接收端可被设置在发光端的周围。图1表示这样的一种光学纤维束的端表面。复合发光光学纤维件2被设置在中心，同时第一和第二光接受光学纤维件3和4被分别以复合层的形式设置在发光光学纤维件周围。

当如图1所示许多光接收端被设置在发光端周围时，光的接收量被增加用以实现光学光亮测量。然而，光接收端与在第一和第二光接受光学纤维件3和4上的发光端2呈现不同的距离，来自彼此混合不同深度区域的许多数据不可避免地降低了测量的精确度。

本发明的目的是通过增加光接收量同时抑制不同深度区域许多数据的混合来提高测量精度。

根据本发明，由多个单元束所组成的每一束，包括设置在一端表面中心上的发光光学纤维束件，设置在发光不学纤维件周围基本上在与光学纤维件同心的第一圆周上的第一光接收光学纤维件组和基本设置在与发光纤维件同心且直径大于第一圆周的第二圆周上的第二光接收光学纤维件组。将束捆扎成端表面彼此平齐。这些单元束的发光光学纤维件在另一端面相互结成一体并被导向一光源件。第一光接收光学纤维件组和相应单元束的第二光接收光学纤维件组被彼此独立捆孔导向一光探测件，以便通过第一光接收光学纤维组件引导光学部件并且第二光接收光学纤维件组接收光探测部件内不同的信号。

将许多单元来捆扎，从而在单位束中构成第一和第二光接收光学纤维件组的光学纤维件的数目将减少。最好在第一和第二光接收光学纤维件组中设置单层的光学纤维件。这对于抑制不同深度区域的许多数据的相互混合是最有效的方法。当在单元束中第一和第二光接收光学纤维件组的厚度成二到三倍的增加时，来自不同深度区域的数据相互混合，将抑制测量精度的降低。由于不需要将光学纤维件设置多层，因此与在图1中所示的单层光学纤维束不同。

纤维件端基本上是垂直的与目的物紧密接触的。来自发光光学纤维件的光被目的物重复散射/反射，并且扩展360°度角。然而，第一和第二光接收光学纤维件组被同心地设置在发光光学纤维件的周围以包围该发光光学纤维件，从而各个单元束能有效地接收光。在此情况下，纤维件端基本上是垂直的与目的物紧密接触的同时第一和第二光接收光纤维件组分别被稀疏地设置在基本上同心的圆周上，从而来自不同深度区域数值的混合受到抑制。

由于许多单元束的捆束，增加了光的接收量。当将单位束捆扎成束时，由光学纤维件接收的光具有最强的亮度。因此，来自不同单位束发光光学纤维件的光相对弱并且仅具有很小的影响。