[发明专利]一种测量液体成份光谱特性的光谱探测仪及其方法

摘要

本发明公开了一种测量液体成份光谱特性的光谱探测仪及其方法。该发明基于声光可调滤光器等可电控分光器件的分光功能，利用宽光谱光源作为标准光源，标准光源经过准直透镜组准直，再利用声光可调滤光器对准直光进行光谱滤光，从而产生一定光谱特性的宽光谱源，再将被测液体放置于该宽光谱源之后，通过探测有无被测液体前后的光谱曲线，通过两条光谱曲线的比对，从而分析被测液体的内部成份信息。该发明适用于光谱检测与分析等领域，该光谱探测仪结构简单，光谱探测定标方法简单、价格低廉。

主权项

1.一种测量液体成份光谱特性的光谱探测仪，包括防尘遮光模块(1)、光谱分析模块(2)、数据采集与控制模块(3)；其特征在于：所述的防尘遮光模块(1)由仪器上盖(101)和仪器下盖(102)组成；仪器上盖(101)保护防止灰尘污染光路并方便待测样品的插入；仪器下盖(102)保护防止外界因素污染电路并同时固定封装电路；当仪器探测时直接通过仪器上盖(101)上预留的样品孔将样品插入仪器进行探测；所述的光谱分析模块(2)由宽光谱光源(201)，光纤聚光透镜组(202)、光纤(203)、光纤准直透镜组(204)、起偏格兰棱镜(205)、声光可调滤光器(206)、检偏格兰棱镜(207)、液体器皿(208)、会聚透镜组(209)、探测器(210)、光源模块底板(211)、光路模块底板(212)和支撑柱(213)组成；所述的光纤(203)的两端端面分别位于光纤聚光透镜组(202)和光纤准直透镜组(204)的焦面处；所述的光纤聚光透镜组(202)、光纤准直透镜组(204)、会聚透镜组(209)具备对宽光谱光进行准直、会聚的能力，同时光纤聚光透镜组(202)将宽光谱光源(201)产生的光会聚于光纤(203)中，光纤准直透镜组(204)将光纤(203)输出的宽光谱光源(201)产生的宽光谱光进行准直，会聚透镜组(209)将衍射的准直光会聚于探测器(210)；光谱探测仪工作时，宽光谱光源(201)发出的宽光谱光束经过光纤聚光透镜组(202)聚焦进入光纤(203)，光纤(203)输出的光束经过光纤准直透镜组(204)后准直输出，准直光经过起偏格兰棱镜(205)后形成水平或竖直方向线偏光，该线偏光经过声光可调滤光器(206)后再经过检偏格兰棱镜(207)，检偏格兰棱镜(207)的方向与起偏格兰棱镜(205)的方向正交；当声光可调滤光器(206)未工作时，准直光无法通过检偏格兰棱镜(207)，当声光可调滤光器(206)在某一射频驱动频率下工作时，某一波长的光会发生衍射，衍射光的偏振方向与检偏格兰棱镜(207)的方向一致，该衍射光经过检偏格兰棱镜(207)、液体器皿(208)、会聚透镜组(209)后，被探测器(210)探测到，通过改变射频驱动的频率来实现对不同波长的探测，从而完成宽光谱曲线探测，通过探测有无被测液体前后的光谱曲线，通过两条光谱曲线的比对，从而分析被测液体的内部成份信息；光源模块和光路模块分别固定在光源模块底板(211)和光路模块底板(212)上，光源模块底板(211)通过四个支撑柱(213)固定在光路模块底板(212)上；所述的数据采集与控制模块(3)由电源及控制电路板(3‑1)、射频功率放大器(3‑2)、支撑结构(3‑3)、散热风扇(3‑4)组成，电源及控制电路板(3‑1)由电源电路(311)、FPGA电路(312)、射频驱动信号发生电路(313)、光源调节控制电路(314)、信号处理电路(315)、探测器温控电路(316)、温度信息采集电路(317)、通信电路(318)、温度信息收集电路(319)组成；其中电源电路(311)将供电转化为二次电源，满足数据采集与控制模块(3)各单元的供电需求；由通信电路(318)接收指令通过FPGA电路(312)控制光谱采集系统工作；FPGA电路(312)控制射频驱动信号发生电路(313)产生所需频率的射频信号，通过射频功率放大器(3‑2)放大，施加于声光可调滤光器(206)；FPGA电路(312)控制射频驱动信号发生电路(313)产生射频通道选择信号至射频功率放大器(3‑2)选择射频信号输出通道，满足仪器光谱选择的需求；FPGA电路(312)控制光源调节控制电路(314)实现对光源强度的调节；FPGA电路(312)控制信号处理电路(315)处理并采集来自于探测器(210)的红外光谱信号，并通过通信电路(318)输出；FPGA电路(312)控制探测器温控电路(316)稳定探测器(210)制冷温度；FPGA电路(312)控制温度信息采集电路(317)和温度信息收集电路(319)获取重要部件的实时温度。