專利名稱：一種0.7－1.7微米波段的近紅外光譜儀的制作方法
技術領域：
本實用新型是近紅外光譜儀，其結構輕巧，使用方便。
技術背景傳統(tǒng)的光譜儀器采用光柵或棱鏡分光，通過機械掃描獲得不同波長的光譜。由于該類儀器測試時間長達10多分鐘，且機械掃描零件磨損的存在，使儀器壽命受影響。電荷耦合器件(CCD)光譜測試技術是近年來發(fā)展的現(xiàn)代光譜測試技術，無機械掃描，光譜測試快，但相應的儀器價格較高。目前國內(nèi)自主研發(fā)的近紅外光譜儀器基本上是傳統(tǒng)的機械掃描式的。有報道石油科學研究院研究用于石油分析的近紅外光譜儀器，采用單波段，大尺寸光學設計。儀器較大且光譜測試范圍較窄。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是設計一種結構緊湊、使用方便、效果良好的近紅外光譜儀器。
兩波段的光譜儀器都是微型分光器件中的電荷耦合器件后聯(lián)接運算放大器，之后聯(lián)接A/D轉換器，轉換器后聯(lián)接微處理器采集數(shù)字信號，可編程邏輯器件與微處理器聯(lián)接并聯(lián)接電荷耦合器件控制電荷耦合器件的工作時序；靜態(tài)存儲器通過簡單邏輯電路與微處理器聯(lián)接，微處理器通過串行接口與臺式計算機相聯(lián)。
本實用新型的光譜儀是將0.7~1.7微米波段分為0.7~1.1微米與1.05~1.7微米兩個波段的方法，通過分叉光纖將兩波段的光譜儀器聯(lián)在一起。
根據(jù)本實用新型上述結構，光纖將被測光耦合到全密封微型分光器件，經(jīng)其中的狹縫，光柵等分光成光譜面照射在電荷耦合器件(CCD)感光元上，每個CCD象元對應一特定波長的光譜。CCD內(nèi)部的移位寄存器使象元的光電流依次輸出。此光電流經(jīng)信號放大，A/D轉換等后被微處理器采集，獲得光譜原始數(shù)據(jù)。兩個波段對應的微處理器分別通過RS232串口聯(lián)接到臺式計算機。經(jīng)過扣除暗電流及定標系數(shù)修正后偶合為0.7~1.7微米的完整光譜。
本實用新型采用入射狹縫、平場光柵、電荷耦合器件密封于一體的微型分光器件，便于儀器的使用、攜帶和保養(yǎng)。
本實用新型獲得以下良好效果1.無限制次數(shù)使用，儀器內(nèi)無任何可移動的機械零件，儀器的壽命與使用次數(shù)無關，允許無限制次數(shù)使用。
2.瞬時光譜測試，按下測試鍵，幾十毫秒~幾秒完成0.7微米~1.7微米的可見光譜測試并顯示。這將顯著地減少操作者的工作量。
3.使用靈活配備1米長光纖一根，將被測光引入測試儀器，這樣可靈活地對準被測光。
4.無須專門保養(yǎng)，儀器所有光學零件全部完全密封，無須專門保養(yǎng)。
5.儀器便于生物，醫(yī)學，化工(油漆，涂料，膠片等)教學等行業(yè)光譜測試的二次開發(fā)。


圖1本實用新型光譜儀結構圖。其中1是被測光源，2是光纖，3、10是微型分光器件，4、11是CCD，5、12光電信號處理電路，6、13是A/D轉換器，7、14是微處理器，8、15是CCD控制電路，9、16是靜態(tài)隨即存儲器，17是串行接口電路，18是臺式計算機。
具體實施方式
本實用新型所用電子元件如下微型分光器件CP-20或等效產(chǎn)品；微處理器TMS320F240系列或等效產(chǎn)品；串行接口MAX232系列產(chǎn)品或其它公司的等效產(chǎn)品；靜態(tài)存儲器CY62256或其它的等效產(chǎn)品。
儀器組裝過程將各部件按圖1聯(lián)接，按常規(guī)分光光度計算設計的數(shù)據(jù)處理軟件存儲于閃速存儲器及臺式計算機中，儀器即可運行。經(jīng)使用測試，本實用新型可快速測試光譜，且儀器無需特殊保養(yǎng)，使用靈活，壽命長。儀器也可用于生物，醫(yī)學，化工(油漆，涂料，膠片等)教學等行業(yè)光譜測試的二次開發(fā)。
權利要求1.一種0.7-1.7微米波段的近紅外光譜儀器，由光譜儀、檢測裝置、微處理器等部件組成，其特征是兩個波段的微型分光器件中的電荷耦合器件(4，11)后聯(lián)接運算放大器(5，12)，之后聯(lián)接A/D轉換器(6，13)，轉換器后聯(lián)接微處理器(7，14)采集數(shù)字信號，可編程邏輯器件(8，15)與微處理器(7、14)聯(lián)接并聯(lián)接電荷耦合器件，其控制電荷耦合器件的工作時序，靜態(tài)存儲器(9，16)通過簡單邏輯電路與微處理器聯(lián)接，微處理器通過串行接口(17)與臺式計算機(18)相聯(lián)。
2.根據(jù)權利要求1所述的0.7-1.7微米波段的近紅外光譜儀器，其特征是兩個波段的微型分光器件分別是0.7-1.1微米、1.05-1.7微米。
3.根據(jù)權利要求1所述的0.7-1.7微米波段的近紅外光譜儀器，其特征是分叉光纖(2)聯(lián)接兩個波段的微型分光器件。
專利摘要本實用新型是一種近紅外光譜儀。現(xiàn)有的近紅外光譜儀采用光柵或棱鏡分光，通過機械掃描獲得不同波長的光譜，也有用電荷耦合器件的現(xiàn)代光譜測試技術。但是前者測試時間長，儀器易損，后者光譜范圍較窄，限制了使用范圍。本實用新型采用將其0.7~1.7微米波段分為0.7~1.1微米與1.05~1.7微米兩個波段的方法，通過分叉光纖將兩波段的光譜儀器聯(lián)在一起。兩波段的光譜儀器都是入射狹縫、光柵、電荷耦合器件緊湊集于一體的微型分光器件，通過運算放大器、模數(shù)轉換器、微處理器進行信號處理后，傳輸?shù)脚_式計算機偶合為0.7~1.7微米的光譜曲線。該光譜儀器結構緊湊、體積小、方便攜帶、價格合理，有較大的應用前景。
文檔編號G01J3/42GK2689222SQ0327036
公開日2005年3月30日 申請日期2003年9月25日 優(yōu)先權日2003年9月25日
發(fā)明者劉木清, 周小麗 申請人:復旦大學