[发明专利]基于积分球的多模式光学特性检测装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于积分球的多模式光学特性检测装置与方法，涉及农业检测领域，其技术方案要点是：包括光源、光束支撑部、移动装置、球盖、样品夹、积分球、球支座、光谱仪、计算机；光源连同光束支撑部连接在移动装置上，由；球盖、样品夹可拆卸连接于积分球的入射口或出射口，样品夹的样品夹孔与光束入射口或光束出射口同轴，积分球与球支座转动连接；光束支撑部、移动装置、积分球、球支座同轴设置，光谱仪将积分球内的光谱数据传递至计算机进行光学特性参数计算。本发明可在光源不伸入积分球情况下，旋转积分球，测得农产品样品的全透射和全反射数据，操作简单且检测精度较高。

【技术领域】

本发明涉及农业检测领域，特别涉及一种基于积分球的多模式光学特性检测装置与方法。

【背景技术】

传统农业检测领域通常采用近红外光谱分析技术对农产品进行品质分析，通过采集光信号对农产品的各项品质参数进行建模预测分析，该方法虽极大简化了分析模型，但在分析过程中忽略了农产品形态、结构等因素带来的影响，难以对光在作物组织中的传输机制进行解析，存在模型稳定性差、分析精度有限等问题。为克服上述缺陷，近年来，人们开始研究采用激光技术对农产品生物组织光学特性参数进行测量，通过重点检测能反映农产品组织内部化学成分及物理结构的吸收系数μ_a和散射系数μ_s等参数，从而了解光与农产品生物组织间的相互作用机制，明确农产品的化学成分、物理结构和病理信息，在此基础上，对农产品光学特性检测装置与方法进行的研究和开发则极具现实意义。

然而，目前农产品组织光学特性检查主要采用单积分球法，操作过程中需多次改变光源、积分球、样品等不同组件之间的相对位置，同时需要将光源伸入到积分球内部，容易出现样品相对位置改变、光源装置对光的吸收或反射而导致的检测不精确等问题。其中，公告号为CN104677845B的中国发明专利公开了一种基于积分球的农产品组织光学特性自动检测装置，该发明能够自动完成不同样品的光学特性参数的测量，但是测量过程中需要不断改变样品和积分球之间的相对位置，增加位置变化带来的系统误差。此外，公告号为CN108519337A的中国发明专利公开了一种基于单积分球的农产品组织光学特性参数检测装置，其样品能够随积分球旋转，但是通过电机带动的样品切换装置无法保证样品紧密贴合在积分球窗孔上，进而导致光线泄露，增大测量误差。

上述专利都需要通过其他机械装置带动样品的移动，无法避免样品的多次移动，使得积分球与样品夹之间存在空隙，对检测结果造成较大的影响。

【发明内容】

本发明旨在提供一种基于积分球的多模式光学特性检测装置，其优点是能够选择不同的波长以及光源是否伸入积分球等多种操作模式，从而更全面获取农产品组织光学特性参数，样品直接固定在积分球上，通过旋转台转动实现全反射和全透射的测量，解决了样品多次移动且环境影响大的技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于积分球的多模式光学特性检测装置，包括光源、光束支撑部、移动装置、样品夹、积分球、球支座、检测光纤、光谱仪、计算机；所述光源连接在光束支撑部上，所述光束支撑部连接在移动装置上，由移动装置调节光源输出端与积分球输入端的相对距离；所述积分球包括球体和球盖，所述球体上设置有光束入射口、光束出射口及转接盖，球盖可拆卸连接于光束入射口、光束出射口，所述样品夹能同轴固定于光束入射口或光束出射口，使其样品夹孔与光束入射口或光束出射口同轴，所述球体转动连接在球支座上；所述光束支撑部、移动装置、积分球、球支座安装在同一直线上，所述光源的输出端与光束入射口、光束出射口同轴设置，所述光谱仪的输入端通过检测光纤连接转接盖，其输出端数据连接至计算机，由计算机计算样品的光学特性。