[实用新型]一种手持式微型光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种手持式微型光谱仪，属于光谱测试技术领域。

背景技术

光谱仪通过对光信息的抓取和分析，检测物品中含有何种元素，这种技术被广泛应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等检测中。现有设备中，传统的光谱仪体积较大、使用条件苛刻、造价昂贵，只能限制在实验室内使用，不适于随身携带检测。另外，目前常用的光谱仪的光学元件主要有狭缝、准直反射镜、光栅、聚焦反射镜和光学探测器，使用时被测光源直接正对狭缝入射，光源能量利用率低。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种手持式微型光谱仪。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种手持式微型光谱仪，包括光学系统、信号处理模块、显示屏、电源和外壳，所述光学系统包括光锥、反射镜、狭缝、准直反射镜、光栅、聚焦反射镜、光电探测器；沿光路入射方向依次设置光锥、反射镜、狭缝、准直反射镜、光栅、聚焦反射镜和光电探测器；所述光电探测器置于聚焦反射镜焦平面上；所述光电探测器与信号处理模块的输入端连接，信号处理模块的输出端与显示屏连接；所述电源连接信号处理模块和显示屏；所述显示屏安装在外壳的外表面。

进一步地，所述光锥的组成材料为光纤材料，形状为锥形，一面为宽面，一面为窄面。

进一步地，所述光锥的侧边涂覆黑色涂层。

进一步地，所述电源为可充电锂电池。

进一步地，所述外壳上还设有电源开关，电源开关与电源电连接。

进一步地，所述外壳上设有一个透光窗口，光锥的光线入射面紧靠透光窗口设置。

有益效果：本实用新型提供的一种手持式微型光谱仪，在狭缝之前增加光锥及反射镜，光锥为一面宽一面窄的锥形光学元件，可将大面积入射光源聚集于小面积，增加局部光强，最大程度提升光源的利用率，可对微弱光线进行检测；本实用新型涉及的光学元件及探测器都选用微型器件，并构成交叉式光路结构，缩小光学系统占用的空间，有利于光谱仪器的微型化设计，使光谱仪便于携带，使用也更方便。

附图说明

图1为入射光经过光锥、反射镜及狭缝的光路示意图；

图2为入射光经过狭缝后的光路示意图；

图3为本实用新型的内部结构示意图；

图4为本实用新型的外壳俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

参阅图1至图4，一种手持式微型光谱仪，包括光学系统、信号处理模块、显示屏、电源和外壳，所述光学系统包括光锥1、反射镜2、狭缝3、准直反射镜4、光栅5、聚焦反射镜6和光电探测器7，沿光路入射方向依次设置光锥1、反射镜2、狭缝3、准直反射镜4、光栅5、聚焦反射镜6和光电探测器7，采用交叉式切尼-特纳（Czerny-Turner）光路结构，如图2所示。

所述光锥1为上宽下窄的锥形光学元件，依靠成千上万光学纤维材料融合在一起形成的。光锥的两个端面，可以都加工成圆形端面，或者都加工成方形端面，或者一面加工成圆形端面，一面加工成方形端面。为了使入射光尽可能都射向反射镜，防止光锥漏光，可在光锥外涂覆黑色涂层。所述手持式微型光谱仪的外壳13上还设有一个透光窗口12，光锥1的光线入射面紧靠透光窗口12设置。

入射光透过外壳的透光窗口12射向光锥1的宽端面，经过光锥1聚集后射向反射镜2，经反射镜2反射的光线射向狭缝3，沿垂直狭缝面方向入射至准直反射镜4，经准直反射4反射后的光线射向光栅5，进行分光后入射至聚焦反射镜6，最终经分光并反射后的光线入射至光电探测器7的感光面，光电探测器7置于聚焦反射镜焦平面上，尺寸大于或等于成像光斑大小。光电探测器7将采集到的光信号转换为电信号，具体可采用CCD（电荷耦合元件）阵列光电探测器或CMOS（互补金属氧化物半导体）阵列光电探测器。

光电探测器7与信号处理模块8的输入端通过电路线相连接，所述信号处理模块8包括A/D转换电路、基于STM32处理器的数据采集和分析电路；信号处理模块8的输出端与显示屏10相连接，将数据处理得到的光谱信息呈现在显示屏上，包括入射光源的相对光谱功率分布、色坐标、色温等相关参数，便于测试者查看并分析测试结果。显示屏10安装设置在外壳13的外表面，显示屏为触摸屏；电源9与信号处理模块8和显示屏10电性连接，所述电源10为可充电锂电池；所述手持式微型光谱仪的外壳13上还设有电源开关11，电源开关11与电源9连接，使电源可在供电状态和断电状态间切换，进而控制光谱仪的开启和关闭。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，其中实施例中涉及的电路线没有在附图中体现，但并不影响本领域技术人员结合说明书内容理解本实用新型。应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。