專利名稱：利用近紅外光譜測(cè)量固體物質(zhì)成分含量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)含有機(jī)組份的固體物質(zhì)成份及含量的分析技術(shù)，特別是涉及一種使用近紅外光譜分析技術(shù)來獲取固體物質(zhì)(含有機(jī)組分)中成份含量的裝置。
背景技術(shù)：
例如在測(cè)量煤的水、揮發(fā)份、灰份和固定炭等成份時(shí)，一般采用取定量煤樣品，逐級(jí)加熱稱量，最后計(jì)算獲得各種成份的含量，發(fā)熱量是采用燃燒的方法獲得。測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且不能及時(shí)獲得相關(guān)的工業(yè)分析指標(biāo)。存在這種問題的原因是，煤的成份一直采用這種傳統(tǒng)的方法測(cè)量，而國內(nèi)近紅外分析技術(shù)發(fā)展較晚，處于剛剛起步階段。西北電力實(shí)驗(yàn)研究院使用兩束紅外光測(cè)量煤的水份，由于波長(zhǎng)數(shù)量少，所以不能測(cè)量其他成份。
引證文件有a)原已樹雄等，煤炭質(zhì)量特性值的簡(jiǎn)便定量法，煤質(zhì)技術(shù)，2002，(6)，50-50.
b)吳曙笛，火電廠燃煤在輸送帶上高精度水分連續(xù)監(jiān)測(cè)新方法，西北電力技術(shù)，2002，30(1)，38-44.
c)原已樹雄等，煤炭質(zhì)量特性值的簡(jiǎn)便定量法，材料與工藝(JPN)，2000，13(6)，1425-1428.
d)管原敏等，近赤外綫にょる石炭自動(dòng)分析裝置の開發(fā)，活力原子力發(fā)電，2000，12(51)，1718-1724(44-50).
背景技術(shù)：
中(管原敏等)的方案包括光源，分光器件，漫散射光收集系統(tǒng)，樣品，光電傳感器，放大器，A/D轉(zhuǎn)換器，計(jì)算機(jī)，反射鏡。
光源在分光器件的前面；在光源后面和反射鏡前面安置分光系統(tǒng)；在漫散射光收集系統(tǒng)的接受面和樣品的接受面之間放置反射鏡，反射鏡的接受面既與樣品的接受面相對(duì)，又與分光器件的出射面相對(duì)；樣品的接受面與反射鏡的接受面和漫散射光收集系統(tǒng)的接收面相對(duì)；漫散射光收集系統(tǒng)的接收面與反射鏡的背面相對(duì)，在反射鏡與光電傳感器之間放置漫散射光收集系統(tǒng)；光電傳感器的接受面與漫散射光收集系統(tǒng)的出射面相對(duì)；放大器連接在光電傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器之間；A/D轉(zhuǎn)換器連接在放大器與計(jì)算機(jī)之間。
光源采用鹵鎢燈，分光器件采用濾波片分光，波長(zhǎng)范圍為1000～2500nm。濾光片安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)上。
本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容為了解決上述背景技術(shù)中存在的1.反射鏡位于漫散射光收集系統(tǒng)與樣品之間，使得樣品的漫散射光有一部分被反射鏡擋住，不能進(jìn)入漫散射光收集系統(tǒng)，如果樣品不很均勻，測(cè)量結(jié)果將不能完全反映樣品的成份屬性。2.分光器件需要轉(zhuǎn)動(dòng)則測(cè)量時(shí)間較長(zhǎng)、易引入測(cè)量誤差、在線測(cè)量可靠性減弱等問題。3.定標(biāo)模型中沒有考慮樣品溫度的影響，當(dāng)被測(cè)樣品溫度與定標(biāo)樣品溫度不同時(shí)，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
本發(fā)明的目的是要提供一種測(cè)量時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度較高、可靠性高的利用近紅外光譜分析固體物質(zhì)(含有機(jī)組分)成份的裝置。本發(fā)明首先采集固體物質(zhì)的近紅外光譜，將近紅外光譜與固體物質(zhì)的溫度、相應(yīng)成份含量聯(lián)系起來，建立穩(wěn)定的數(shù)學(xué)模型，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明技術(shù)方案包括光源、分光系統(tǒng)、漫散射光收集系統(tǒng)、樣品、光電傳感器、參考光電傳感器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、分束鏡、溫度傳感器系統(tǒng)、控制模塊、光譜數(shù)據(jù)寄存器、溫度寄存器、定標(biāo)參數(shù)寄存器、計(jì)算模塊、結(jié)果輸出模塊。
當(dāng)分光系統(tǒng)采用聲光濾波器結(jié)構(gòu)時(shí)，光源在分光系統(tǒng)的前面；在光源和分束鏡之間安置分光系統(tǒng)；分束鏡的入射面與分光系統(tǒng)的出射面相對(duì)放置，又與參考光電傳感器的接受面相對(duì)放置；分束鏡與樣品之間放置漫散射光收集系統(tǒng)；樣品的接受面與漫散射光收集系統(tǒng)相對(duì)放置；光電傳感器位于漫散射光收集系統(tǒng)中間；光電傳感器的接受面與樣品的接受面的夾角a為90°≤a≤135°；溫度傳感器系統(tǒng)在樣品的中間放置；放大器的輸入端分別與光電傳感器、參考光電傳感器的輸出端相連接，放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連；A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與控制模塊的I/O口相連；溫度傳感器系統(tǒng)的輸出端與控制模塊的另一個(gè)I/O口相連；控制模塊還分別控制光源和分光系統(tǒng)，控制模塊還與光譜數(shù)據(jù)寄存器、溫度寄存器、定標(biāo)參數(shù)寄存器、計(jì)算模塊和結(jié)果輸出模塊相連，光譜數(shù)據(jù)寄存器、溫度寄存器和定標(biāo)參數(shù)寄存器用于光譜數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)的存儲(chǔ)，計(jì)算模塊用于建立定標(biāo)模型和計(jì)算樣品的成份含量。結(jié)果輸出模塊用于成份含量結(jié)果的顯示及打印。
當(dāng)分光系統(tǒng)采用光柵結(jié)構(gòu)時(shí)省去參考光電傳感器、分束鏡兩個(gè)部件。光源與樣品的工作面相對(duì)放置；漫散射光收集系統(tǒng)位于兩個(gè)光源的中間，分光系統(tǒng)的工作面與樣品的工作面之間放置漫散射光收集系統(tǒng)；漫散射光收集系統(tǒng)的接收面與樣品的工作面相對(duì)；分光系統(tǒng)的工作面與漫散射光收集系統(tǒng)的出射面相對(duì)，又與光電傳感器的接收面相對(duì)；光電傳感器的接收面與分光器件的出射光中軸線方向垂直；溫度傳感器系統(tǒng)在樣品的中間放置；放大器的輸入端與光電傳感器的輸出端相連接，放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。其余連接同上。
當(dāng)分光系統(tǒng)采用濾光片結(jié)構(gòu)時(shí)，省去參考光電傳感器、分束鏡兩個(gè)部件。分光系統(tǒng)的入射面緊貼光源的出射面放置；分光系統(tǒng)的出射面與樣品的工作面相對(duì)放置；漫散射光收集系統(tǒng)位于多個(gè)光源的中間，光電傳感器的接受面與樣品的工作面之間放置漫散射光收集系統(tǒng)；漫散射光收集系統(tǒng)的接收面與樣品的工作面相對(duì)；光電傳感器的接受面與漫散射光收集系統(tǒng)的出射面相對(duì)；溫度傳感器系統(tǒng)在樣品的中間放置；放大器的輸入端與光電傳感器的輸出端相連接，放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。其余連接同上。
本發(fā)明裝置的工作過程當(dāng)分光系統(tǒng)采用聲光濾波器結(jié)構(gòu)時(shí)，光源發(fā)出的光照射到分光系統(tǒng)，從分光系統(tǒng)出射的光被分束鏡分成兩束，一束光經(jīng)過漫散射光收集系統(tǒng)并照到樣品的接收面，樣品的漫散射光被漫散射光收集系統(tǒng)收集后并由光電傳感器檢測(cè)光信號(hào)；另一束光直接被參考光電傳感器接收。光電傳感器和參考光電傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，電信號(hào)被放大器放大，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)傳給控制模塊，控制模塊將這些信號(hào)存入光譜數(shù)據(jù)寄存器。溫度傳感器系統(tǒng)將樣品的溫度信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)傳給控制模塊，控制模塊將信號(hào)存入溫度寄存器。控制模塊將光譜數(shù)據(jù)寄存器中的光譜數(shù)據(jù)、溫度寄存器中的溫度數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)寄存器中的定標(biāo)參數(shù)送入計(jì)算模塊，計(jì)算模塊計(jì)算后，數(shù)據(jù)結(jié)果送回控制模塊，控制模塊將數(shù)據(jù)結(jié)果送入結(jié)果輸出模塊顯示打印。光源和分光系統(tǒng)由控制模塊控制，監(jiān)控光源發(fā)光是否正常，保證光源發(fā)光強(qiáng)度恒定，控制分光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分光操作。
當(dāng)分光系統(tǒng)采用光柵結(jié)構(gòu)時(shí)，光源照射樣品，漫散射光收集系統(tǒng)收集樣品的漫散射光，并映射到分光系統(tǒng)上，分光系統(tǒng)分光后，光電傳感器接受各個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)并變成電信號(hào)，其余工作方式與上述方式相同。
當(dāng)分光系統(tǒng)采用濾光片結(jié)構(gòu)時(shí)，光源發(fā)出的光照在分光系統(tǒng)上，分光系統(tǒng)出射的單色光照射樣品，漫散射光收集系統(tǒng)收集樣品的漫散射光，并映射到光電傳感器上，其余工作方式與上述方式相同。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)當(dāng)分光系統(tǒng)采用聲光濾波器時(shí)，改變電壓可以得到不同頻率的光，在測(cè)量過程中，整個(gè)裝置沒有移動(dòng)部件，解決了分光器件轉(zhuǎn)動(dòng)、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)的問題；漫散射光收集系統(tǒng)選擇積分球結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)避免了反射鏡檔光的問題，盡可能多地接收到樣品的漫散射光，同時(shí)解決了樣品不均勻造成的樣品光譜重復(fù)性差、測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)的問題。分束鏡和參考光電傳感器結(jié)構(gòu)獲得的參考光為樣品漫散射光提供了實(shí)時(shí)參比信號(hào)，也提高了檢測(cè)精度。分光系統(tǒng)保證樣品在整個(gè)光譜區(qū)的信息量豐富，因此可同時(shí)獲取樣品的多種成份及含量。溫度傳感器系統(tǒng)采集的溫度數(shù)據(jù)作為定標(biāo)模型的參數(shù)，解決了被測(cè)樣品溫度與定標(biāo)樣品溫度不同時(shí)，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)的問題。
當(dāng)分光系統(tǒng)采用光柵時(shí)，由于光電傳感器采用陣列探測(cè)器，在測(cè)量過程中，整個(gè)裝置沒有移動(dòng)部件，解決了分光器件轉(zhuǎn)動(dòng)、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)的問題；漫散射光收集系統(tǒng)采用二元光學(xué)透鏡，二元光學(xué)透鏡口徑可以設(shè)計(jì)得比較大，這種結(jié)構(gòu)避免了反射鏡檔光的問題，盡可能多地接收到樣品的漫散射光，同時(shí)解決了樣品的均勻性問題；溫度傳感器系統(tǒng)采集的溫度數(shù)據(jù)作為定標(biāo)模型的參數(shù)，解決了被測(cè)樣品溫度與定標(biāo)樣品溫度不同時(shí)，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)的問題。
當(dāng)分光系統(tǒng)采用濾光片時(shí)，由于濾光片直接粘在光源—發(fā)光二極管前面并固定成一體，整個(gè)裝置沒有移動(dòng)部件，解決了分光器件轉(zhuǎn)動(dòng)的問題；由于光源的尺寸小，可以放置多個(gè)光源，多個(gè)單色光源照射樣品，保證樣品在整個(gè)光譜區(qū)的信息量豐富。溫度傳感器系統(tǒng)采集的溫度數(shù)據(jù)作為溫度定標(biāo)模型的參數(shù)，解決了被測(cè)樣品溫度與定標(biāo)樣品溫度不同時(shí)，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)的問題。


圖1是本發(fā)明的原理框圖也是摘要附2和圖3是實(shí)施例的示意圖具體實(shí)施方式
A裝置構(gòu)成本發(fā)明裝置的使用溫度范圍是4～40℃。
1)實(shí)施方式一如圖1所示，光源1采用鹵鎢燈；分光系統(tǒng)2采用聲光濾波器結(jié)構(gòu)；漫散射光收集系統(tǒng)3采用積分球結(jié)構(gòu)；樣品4是固體物質(zhì)(含有機(jī)組分)如煤、紡織品、食品、藥等。光電傳感器5和參考光電傳感器6可分別選擇硅探測(cè)器、銦鎵砷探測(cè)器或硫化鉛探測(cè)器，波長(zhǎng)范圍為900nm～2500nm等間隔或不等間隔。放大器7可分別采用OPA11、OP27、OP37、PQA103、INA118、INA114等型號(hào)的器件；A/D轉(zhuǎn)換器8可分別采用ADS1211、ADS7807、AD7701、AD7731、AD7710、AD7670、AD7705、AD7730、AD7716等型號(hào)的器件；分束鏡9采用1mm厚SiO2玻璃，雙面鍍?cè)鐾改?，透過濾98％；溫度傳感器10采用鎳鉻鎳鋁、鎳鉻鎳硅或熱電耦傳感器；控制模塊11可分別采用89C51、89C196、DSP、TMS320、Intel PentiumII、Intel PentiumIII、Intel PentiumIV等CPU控制模塊；光譜數(shù)據(jù)寄存器12、溫度寄存器13、定標(biāo)參數(shù)寄存器14可分別采用DS1230、62256等RAM；計(jì)算模塊15可分別采用89C51、80487、80587等協(xié)處理器；結(jié)果輸出模塊16包括液晶顯示器(或CRT顯示器)、激光打印機(jī)(或噴墨打印機(jī)、針式打印機(jī))。
光電傳感器5的接受面與樣品4的接受面的夾角a可分別選擇為90°、120°、135°；溫度傳感器10將被測(cè)樣品的溫度T傳給控制模塊11，T的范圍為4～40℃；光電傳感器5測(cè)量樣品在各個(gè)波長(zhǎng)下的電信號(hào)，經(jīng)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)VSi，并送入控制模塊11。參考光電傳感器6測(cè)量參考光各個(gè)波長(zhǎng)的電信號(hào)，經(jīng)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)VRi，并送入控制模塊11?？刂颇K11將VSi、VRi送入計(jì)算模塊15，計(jì)算模塊15由下式計(jì)算樣品在各個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)的光譜吸收值A(chǔ)i＝LOG10(VRi/VSi)其中，i為波長(zhǎng)范圍900～2500nm范圍內(nèi)等間隔或不等間隔的波長(zhǎng)點(diǎn)。A900～A2500的集合稱為被測(cè)樣品在900～2500nm波長(zhǎng)范圍的吸收光譜Ai。分別測(cè)定同類多種已知成份及含量C1～k樣品的吸收光譜Ai及樣品溫度T。應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)科學(xué)和化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)，控制模塊11將Ai存入光譜數(shù)據(jù)寄存器12中，將T存入溫度寄存器13中，將Ai與T調(diào)入計(jì)算模塊15運(yùn)算并建立樣品的成份及含量C1～k與吸收光譜Ai及溫度T間的定標(biāo)模型f1～kC1～k＝f1～k(A900～2500，T4～40)，k是樣品的成份數(shù)(K＝1、2、3......)?？刂颇K11將定標(biāo)模型f1～k存入定標(biāo)參數(shù)寄存器14中。測(cè)量未知樣品時(shí)，首先將儀器和樣品放好，然后測(cè)量樣品的吸收光譜Ai及溫度T，最后控制模塊11將定標(biāo)模型f1～k從定標(biāo)參數(shù)寄存器14調(diào)入計(jì)算模塊15中、計(jì)算模塊15將吸收光譜Ai及溫度T代入定標(biāo)模型f1～k中，計(jì)算出該樣品的成份及含量C1～k，如煤的水(0.5～40％)、揮發(fā)份(0.5～40％)、灰份(0.5～40％)、活性炭(0.5～40％)；紡織品的棉(0～100％)、毛(0～100％)、絲(0～100％)、麻(0～100％)、人造纖維(0～100％)；食品的蛋白質(zhì)(0.5-50％)、脂肪(0.5-50％)、淀粉(0.5-50％)、水份(0.5-50％)等。控制模塊11將計(jì)算出的成份及含量C1～k在結(jié)果輸出模塊16中顯示打印。
2)實(shí)施方式二如圖2所示，光源1、放大器7、A/D轉(zhuǎn)換器8、溫度傳感器10、控制模塊11、光譜數(shù)據(jù)寄存器12、溫度寄存器13、定標(biāo)參數(shù)寄存器14、計(jì)算模塊15、結(jié)果輸出模塊16所使用的器件與實(shí)施例一相同。分光系統(tǒng)2采用光柵結(jié)構(gòu)；漫散射光收集系統(tǒng)3采用二元光學(xué)透鏡結(jié)構(gòu)；光電傳感器5采用硅陣列探測(cè)器或銦鎵砷陣列探測(cè)器。
光源1的出射面與樣品4的接受面的夾角a可選擇為30°、35°、45°；溫度傳感器10將被測(cè)樣品的溫度傳給控制模塊，光電傳感器5檢測(cè)的樣品的各個(gè)波長(zhǎng)的電信號(hào)經(jīng)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)VSi，并送入計(jì)算機(jī)。由下式計(jì)算樣品在各個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)的光譜吸收值，Ai＝LOG10(1/VSi)建立樣品的成份及含量C1～k與吸收光譜Ai、溫度T間的定標(biāo)模型f1～k的方法與實(shí)施方式一相同。測(cè)量未知樣品的方法與實(shí)施方式一相同。
3)實(shí)施方式三如圖3所示，光源1采用發(fā)光二極管，分光系統(tǒng)2采用濾光片，漫散射光收集系統(tǒng)3采用二元光學(xué)透鏡結(jié)構(gòu)。光電傳感器5可分別選擇硅探測(cè)器、銦鎵砷探測(cè)器或硫化鉛探測(cè)器。放大器7、A/D轉(zhuǎn)換器8、溫度傳感器10、控制模塊11、光譜數(shù)據(jù)寄存器12、溫度寄存器13、定標(biāo)參數(shù)寄存器14、計(jì)算模塊15、結(jié)果輸出模塊16所使用的器件與實(shí)施方式一相同。分光器件2的出射面與樣品4的接受面的夾角a可選擇為30°、35°、45°。計(jì)算樣品在各個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)的光譜吸收值A(chǔ)i的方法與實(shí)施方式二相同，建立樣品的成份及含量C1～k與吸收光譜Ai、溫度T間的定標(biāo)模型f1～k的方法與實(shí)施方式一相同。測(cè)量未知樣品的方法與實(shí)施方式一相同。
權(quán)利要求
1.利用近紅外光譜測(cè)量固體物質(zhì)成份含量的裝置，包括光源(1)、樣品(4)、放大器(7)、A/D轉(zhuǎn)換器(8)，其特征在于還包括有分光系統(tǒng)(2)、漫散射光收集系統(tǒng)(3)、光電傳感器(5)、參考光電傳感器(6)、分束鏡(9)、溫度傳感器系統(tǒng)(10)、控制模塊(11)、光譜數(shù)據(jù)寄存器(12)、溫度寄存器(13)、定標(biāo)參數(shù)寄存器(14)、計(jì)算模塊(15)、結(jié)果輸出模塊(16)，光源(1)在分光系統(tǒng)(2)的前面；在光源(1)和分束鏡(9)之間安置分光系統(tǒng)(2)；分束鏡(9)的入射面與分光系統(tǒng)(2)的出射面相對(duì)放置，又與參考光電傳感器(6)的接受面相對(duì)放置；分束鏡(9)與樣品(4)之間放置漫散射光收集系統(tǒng)(3)；樣品(4)的接受面與漫散射光收集系統(tǒng)(3)相對(duì)放置；光電傳感器(5)位于漫散射光收集系統(tǒng)(3)中間；光電傳感器(5)的接受面與樣品(4)的接受面的夾角a為90°≤a≤135°；溫度傳感器系統(tǒng)(10)在樣品(4)的中間放置；放大器(7)的輸入端分別與光電傳感器(5)、參考光電傳感器(6)的輸出端相連接，放大器(7)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(8)的輸入端相連；A/D轉(zhuǎn)換器(8)的輸出端與控制模塊(11)的I/O口相連；溫度傳感器系統(tǒng)(10)的輸出端與控制模塊(11)的另一個(gè)I/O口相連；控制模塊(11)還分別控制光源(1)和分光系統(tǒng)(2)，控制模塊(11)還與光譜數(shù)據(jù)寄存器(12)、溫度寄存器(13)、定標(biāo)參數(shù)寄存器(14)、計(jì)算模塊(15)和結(jié)果輸出模塊(16)相連，光譜數(shù)據(jù)寄存器(12)、溫度寄存器(13)和定標(biāo)參數(shù)寄存器(14)用于光譜數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)的存儲(chǔ)，計(jì)算模塊(15)用于建立定標(biāo)模型、計(jì)算樣品的成份含量，結(jié)果輸出模塊(16)用于成份含量結(jié)果的顯示及打印。
2.利用近紅外光譜測(cè)量固體物質(zhì)成份含量的裝置，包括光源(1)、樣品(4)、放大器(7)、A/D轉(zhuǎn)換器(8)，其特征在于還包括有分光系統(tǒng)(2)、漫散射光收集系統(tǒng)(3)、光電傳感器(5)、溫度傳感器系統(tǒng)(10)、控制模塊(11)、光譜數(shù)據(jù)寄存器(12)、溫度寄存器(13)、定標(biāo)參數(shù)寄存器(14)、計(jì)算模塊(15)、結(jié)果輸出模塊(16)，光源(1)與樣品(4)的工作面相對(duì)放置；漫散射光收集系統(tǒng)(3)位于兩個(gè)光源(1)的中間，分光系統(tǒng)(2)的工作面與樣品(4)的工作面之間放置漫散射光收集系統(tǒng)(3)；漫散射光收集系統(tǒng)(3)的接收面與樣品(4)的工作面相對(duì)；分光系統(tǒng)(2)的工作面與漫散射光收集系統(tǒng)(3)的出射面相對(duì)，又與光電傳感器(5)的接收面相對(duì)；光電傳感器(5)的接收面與分光器件(2)的出射光中軸線方向垂直；溫度傳感器系統(tǒng)(10)在樣品(4)的中間放置；放大器(7)的輸入端與光電傳感器(5)的輸出端相連接，放大器(7)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(8)的輸入端相連；A/D轉(zhuǎn)換器(8)的輸出端與控制模塊(11)的I/O口相連；溫度傳感器系統(tǒng)(10)的輸出端與控制模塊(11)的另一個(gè)I/O口相連；控制模塊(11)還分別控制光源(1)和分光系統(tǒng)(2)，控制模塊(11)還與光譜數(shù)據(jù)寄存器(12)、溫度寄存器(13)、定標(biāo)參數(shù)寄存器(14)、計(jì)算模塊(15)和結(jié)果輸出模塊(16)相連，光譜數(shù)據(jù)寄存器(12)、溫度寄存器(13)和定標(biāo)參數(shù)寄存器(14)用于光譜數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)的存儲(chǔ)，計(jì)算模塊(15)用于建立定標(biāo)模型、計(jì)算樣品的成份含量，結(jié)果輸出模塊(16)用于成份含量結(jié)果的顯示及打印。
3.利用近紅外光譜測(cè)量固體物質(zhì)成份含量的裝置，包括光源(1)、樣品(4)、放大器(7)、A/D轉(zhuǎn)換器(8)，其特征在于還包括有分光系統(tǒng)(2)、漫散射光收集系統(tǒng)(3)、光電傳感器(5)、溫度傳感器系統(tǒng)(10)、控制模塊(11)、光譜數(shù)據(jù)寄存器(12)、溫度寄存器(13)、定標(biāo)參數(shù)寄存器(14)、計(jì)算模塊(15)、結(jié)果輸出模塊(16)，分光系統(tǒng)(2)的入射面緊貼光源(1)的出射面放置；分光系統(tǒng)(2)的出射面與樣品(4)的工作面相對(duì)放置；漫散射光收集系統(tǒng)(3)位于多個(gè)光源(1)的中間，光電傳感器(5)的接受面與樣品(4)的工作面之間放置漫散射光收集系統(tǒng)(3)；漫散射光收集系統(tǒng)(3)的接收面與樣品(4)的工作面相對(duì)；光電傳感器(5)的接受面與漫散射光收集系統(tǒng)(3)的出射面相對(duì)；溫度傳感器系統(tǒng)(10)在樣品(4)的中間放置；放大器(7)的輸入端與光電傳感器(5)的輸出端相連接，放大器(7)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(8)的輸入端相連；A/D轉(zhuǎn)換器(8)的輸出端與控制模塊(11)的I/O口相連；溫度傳感器系統(tǒng)(10)的輸出端與控制模塊(11)的另一個(gè)I/O口相連；控制模塊(11)還分別控制光源(1)和分光系統(tǒng)(2)，控制模塊(11)還與光譜數(shù)據(jù)寄存器(12)、溫度寄存器(13)、定標(biāo)參數(shù)寄存器(14)、計(jì)算模塊(15)和結(jié)果輸出模塊(16)相連，光譜數(shù)據(jù)寄存器(12)、溫度寄存器(13)和定標(biāo)參數(shù)寄存器(14)用于光譜數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)的存儲(chǔ)，計(jì)算模塊(15)用于建立定標(biāo)模型、計(jì)算樣品的成份含量，結(jié)果輸出模塊(16)用于成份含量結(jié)果的顯示及打印。
全文摘要
本發(fā)明涉及用近紅外光譜分析技術(shù)來獲取固體物質(zhì)(含有機(jī)組分)中成分含量的裝置。包括光源1、分光系統(tǒng)2、漫散射光收集系統(tǒng)3、樣品4、光電傳感器5、參考光電傳感器6、放大器7、A/D轉(zhuǎn)換器8、分束鏡9、溫度傳感器系統(tǒng)10、控制模塊11、光譜數(shù)據(jù)寄存器12、溫度寄存器13、定標(biāo)參數(shù)寄存器14、計(jì)算模塊15、結(jié)果輸出模塊16。本發(fā)明測(cè)量時(shí)沒有移動(dòng)部件，解決分光器件轉(zhuǎn)動(dòng)、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、反射鏡擋光、樣品不均勻造成的光譜重復(fù)性差等問題。本發(fā)明提高了檢測(cè)精度，保證樣品在整個(gè)光譜區(qū)的信息量豐富，可同時(shí)獲取樣品的多種成分及含量。本發(fā)明解決了被測(cè)樣品溫度與定標(biāo)樣品溫度不同時(shí)，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)的問題。
文檔編號(hào)G01N21/35GK1542433SQ0312769
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月14日
發(fā)明者張軍, 樸仁官, 陳星旦, 蘆永軍, 朱文煜, 王曉舒, 張 軍 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所, 中國科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研