[发明专利]一种主动照明的光谱探测仪及其光谱探测方法

摘要

本发明公开了一种主动照明的光谱探测仪及其光谱探测方法。该发明基于声光可调滤光器或液晶可调滤光器等可电控分光器件的分光功能，利用主动照明光源将被测物照亮，被测物的散射光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，从而探测散射光的光谱特性，利用散射光的光谱曲线与标准光谱定标板的光谱曲线进行比对，从而分析被测物的成份信息。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

1.一种主动照明的光谱探测仪，它包括防尘遮光模块(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放置；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)上预留的样品孔放置样品进行探测；所述的光谱分析模块(2)由主动会聚光源(201)、载物台(202)、待测物(203)、垂直反射镜(204)、准直透镜组(205)、起偏格兰棱镜(206)、声光可调滤光器(207)、检偏格兰棱镜(208)、会聚透镜组(209)、水平反射镜(210)、探测器(211)、光学底板(212)和支撑柱(213)组成；光谱探测仪工作时，将待测物(203)放置于载物台(202)上，开启主动会聚光源(201)，主动会聚光源(201)出射的光线经过垂直反射镜(204)向上会聚于载物台(202)上的待测物(203)上，主动会聚光源(201)的会聚光束经过待测物或标准板(203)后产生散射光，散射光经过垂直反射镜(204)进入准直透镜组(205)准直，准直后的光经过起偏格兰棱镜(206)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(207)后再经过检偏格兰棱镜(208)，检偏格兰棱镜(208)的方向与起偏格兰棱镜(206)的方向正交；当声光可调滤光器(207)未工作时，准直光无法通过检偏格兰棱镜(208)，当声光可调滤光器(207)在某一射频频率下工作时，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(208)的方向一致，该衍射光经过检偏格兰棱镜(208)、会聚透镜组(209)后，再通过水平反射镜(210)将光线水平折返，被探测器(211)探测到，通过改变射频驱动信号的频率实现对不同波长的探测，从而完成散射光的光谱曲线探测；光学零件都固定在光学底板(212)上，载物台(202)通过支撑柱(213)固定在光学底板(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)和通信电路(318)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(207)；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(211)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)的制冷温度；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。