[实用新型]一种基于参考光信号的双路对比测量光谱仪

说明书

本实用新型涉及一种基于参考光信号的双路对比测量光谱仪，由双路取样器经双路探测采集模块、处理控制电路连接，光源模块经单色器与双路取样器连接，电源连接双路探测采集模块、处理控制电路、光源模块和单色器，处理控制电路连接单色器和上位机构成。用双路取样器将扫描单色光分为与样品或参比作用后的测量光和参考光，分别由双路探测采集模块同时获得两路光信号测量值，以二者之比作为光谱扫描测量数据，以光谱仪器参比、背景、样品的光谱扫描测量数据计算被测样品反射率或透过率以及吸光度光谱数据。与单光路光谱仪相比，有效地消除光源稳定性对仪器稳定性的影响，与现有双光路光谱仪比较，结构简单、成本低，特别适用于便携式仪器的稳定性。

技术领域

本实用新型涉及一种便携式光谱仪消除光源稳定性影响的系统与方法，尤其是基于参考光的信号双路探测对比校正测量的便携式近红外光谱仪及光谱测量方法。

背景技术

光谱仪器作为一种常用的分析仪器，应用范围广泛。光谱仪器由光源、单色器、探测器、取样器、采集和控制、电源等几个部分组成。单色器将光源发出的复合光分成空间分布的单色光，经取样器与样品或参比作用后进入探测器，转换为电信号，经放大处理后采集得样品或参比作用后的数字信号，二者相比得样品的相对反射率或透过率光谱数据。

光谱仪的稳定性是其重要的技术指标，光源的光稳定性直接影响仪器的稳定性。光源的稳定性是由光源供电电路电流、电压等电信号的稳定性保证的，但光源的光信号与电信号是非线性关系，因此控制电信号的稳定无法保证光信号的稳定。

为了避免光信号的不稳定对光谱仪器的影响，通常采用双光路测量方法：一路测量样品的作用信号，一路测量参比的作用信号，两路信号同时采集后相比即可得被测样品的反射或透射的光谱数据。但这样的仪器需要增加多个分光反光器、两套取样器，甚至两套采集电路，而且要求两光路保持对称，因此结构复杂，增加了仪器的成本，特别是不适用于便携式仪器。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述现有技术的问题，为提高便携式仪器的稳定性，提供一种基于参考光信号的双路对比测量光谱仪。

本实用新型的思想是，在单路光谱仪的结构上改变局部构造，增加分光结构，进行局部分光，在取样器上引出参考光，将原来的单路探测和采集模块改为双路，与取样后的测量光同时采样，以两路光信号采样值之比作为扫描测量值。是适用于便携式光谱仪消除光源稳定性对仪器稳定性影响的一种实用技术方案。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于参考光信号的双路对比测量光谱仪，由双路取样器经双路探测采集模块与处理控制电路连接，光源模块经单色器与双路取样器连接，电源分别连接双路探测采集模块、处理控制电路、光源模块和单色器，单色器经处理控制电路分别与单色器和上位机连接构成。

所述的双路探测采集模块由探测器接口a经光电探测器a、信号转换放大电路a和双通道ADC采集电路连接，探测器接口b经光电探测器b、信号转换放大电路b和双通道ADC采集电路连接，双路数据接口与控制信号接口分别连接双通道ADC采集电路，电源接口分别连接信号转换放大电路a、信号转换放大电路b和双通道ADC采集电路构成。

所述的处理控制电路是由微处理器单元分别连接扫描控制状态接口、双路数据接口、采集控制信号接口、通讯接口、光源控制信号接口和电源接口构成。

所述的双路取样器包括分光机构和取样机构，入射窗口、参考光探测窗口、分光镜和分光通道组成分光机构，测量光探测窗口、样品窗口和积分球或样品池和准直透镜组成取样机构，在双路取样器的分光通道设有透反比为tr的分光镜，入射窗口和测量光探测窗口均在透射光路上，参考光探测窗口在反射光路上，双路取样器包括反射采样和透射采样两种采样方式，双路取样器将入射光分为透射测量光和反射参考光，两路光分别由双路取样器的测量光探测窗口和参考光探测窗口射出，分别照射在双路探测采集模块的探测器接口a和探测器接口b的接收面上，