專利名稱：一種近紅外光譜分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種近紅外光譜分析儀，更具體的說是涉及一種用于固體顆粒樣品的近紅外光譜分析儀。
背景技術(shù)：
在一些固體產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，例如聚丙烯樹脂，常常需要定時(shí)分析產(chǎn)品中的固體粉料、粒料的熔融指數(shù)、拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等指標(biāo)，并根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整工藝參數(shù)，將產(chǎn)品質(zhì)量控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。常規(guī)檢測(cè)通常采用標(biāo)準(zhǔn)分析方法，但是很多指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法操作步驟繁瑣，導(dǎo)致分析結(jié)果滯后，很難滿足生產(chǎn)控制和產(chǎn)品及時(shí)出廠的要求。比如聚丙烯樹脂產(chǎn)品的拉伸性能試驗(yàn)方法，整個(gè)分析過程必須經(jīng)過樣條的制備、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境交換、拉伸性能測(cè)定三個(gè)階段，對(duì)測(cè)試環(huán)境要求極為嚴(yán)格，一個(gè)樣品分析周期要36小時(shí)或100小時(shí)，并且要求操作人員具有較高的技術(shù)水平。
近年來，隨著近紅外光譜技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展，固體樣品的近紅外光譜分析方法得到深入研究并開始應(yīng)用在不同領(lǐng)域。
早期固體顆粒和粉末樣品的近紅外光譜分析方法主要采用濾光片分光，結(jié)合多元線性方法進(jìn)行定量分析。受到濾光片分光方式的限制，該類型儀器無法獲得足夠豐富的樣品信息。此外，采用漫反射附件的傅立葉變換型近紅外光譜儀也廣泛用于固體樣品的性質(zhì)分析，但是這種近紅外光譜分析儀的分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儀器體積大，價(jià)格昂貴。
近年來，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，采用光柵分光結(jié)合陣列檢測(cè)進(jìn)行近紅外光譜分析可以兼具分析速度快、光譜信息豐富的特點(diǎn)。例如CN2285895A和CN1472525A兩項(xiàng)專利分別介紹了兩種采用固定光路、光柵、CCD檢測(cè)器，利用透射光來分析液體樣品的近紅外光譜分析儀。但是由于近紅外光穿過固體顆粒和粉狀樣品會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的散射現(xiàn)象，而顆粒的表面形貌和堆積狀態(tài)都會(huì)對(duì)光散射產(chǎn)生很大影響，所以，采用這兩種近紅外光譜分析儀所采用的固定樣品池均無法全面反映固體顆粒樣品的特征，很難滿足固體粉末和顆粒樣品分析的重復(fù)性要求，得到理想的光譜和準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述透射式近紅外光譜分析儀采用固定樣品池?zé)o法反映固體樣品的特征的局限，提供一種可用于固體樣品分析的、具有可移動(dòng)樣品池的近紅外光譜分析儀。
本發(fā)明所提供的近紅外光譜分析儀，包括光源、樣品池、光收集單元、分光檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理單元和光具平臺(tái)，所述光源、樣品池和光收集單元依次置于光具平臺(tái)上，所述分光檢測(cè)單元與數(shù)據(jù)處理單元連接；所述光收集單元將收集的光提供給分光檢測(cè)單元，所述分光檢測(cè)單元將輸入的光進(jìn)行分光并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到光譜；其中，該分析儀還包括導(dǎo)軌，導(dǎo)軌位于光具平臺(tái)上，樣品池與導(dǎo)軌滑動(dòng)配合，所述光收集單元為漫透射光收集裝置。
采用本發(fā)明所提供的近紅外光譜分析儀，由于樣品池與光具平臺(tái)上的導(dǎo)軌滑動(dòng)配合，所以該樣品池是可移動(dòng)的，這樣在進(jìn)行固體樣品分析時(shí)可以改變光源在樣品池上的照射位置，從而可以對(duì)固體樣品進(jìn)行多位置分析。此外，還運(yùn)用了漫透射光收集裝置，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式面光源照射裝有固體樣品的樣品池，光源發(fā)出的光在樣品表面和內(nèi)部會(huì)發(fā)生反射、折射、衍射和透射，其中穿過樣品池的部分主要是漫透射光，即透射光和散射光的疊加，并且散射光占主要部分。所述漫透射光收集裝置可以有效的收集這些漫透射光并提供給分光檢測(cè)單元，從而數(shù)據(jù)處理單元可以根據(jù)分光檢測(cè)單元所提供的電信號(hào)分析出近紅外光譜。該近紅外光譜分析儀適用于高分子聚合物樹脂質(zhì)量指標(biāo)的分析，特別適用于聚丙烯樹脂質(zhì)量指標(biāo)分析，也可用于測(cè)定其他固體樣品的水分、蛋白含量和羥基等參數(shù)。


圖1是本發(fā)明所提供的近紅外光譜分析儀的組成和光路示意圖；圖2是本發(fā)明所提供的樣品池與導(dǎo)軌滑動(dòng)配合的一種實(shí)施方式的示意圖；圖3是本發(fā)明所提供的樣品池與導(dǎo)軌滑動(dòng)配合的另一種實(shí)施方式的示意圖；圖4是本發(fā)明所提供的近紅外光譜分析儀的組件放置示意圖；圖5是使用實(shí)例1的近紅外光譜分析儀A所得到的聚丙烯粒料樣品的光譜圖；圖6是使用實(shí)例2的近紅外光譜分析儀B所得到的聚丙烯粒料樣品的光譜圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1所示為本發(fā)明所提供的近紅外光譜分析儀的組成以及光路示意圖，圖2為本發(fā)明中的樣品池與導(dǎo)軌滑動(dòng)配合的一種實(shí)施方式的示意圖，圖3為本發(fā)明所提供的樣品池與導(dǎo)軌滑動(dòng)配合的另一種實(shí)施方式的示意圖。該分析儀包括光源10、樣品池20、光收集單元30、分光檢測(cè)單元50、數(shù)據(jù)處理單元60和光具平臺(tái)70，所述光源10、樣品池20和光收集單元30依次置于光具平臺(tái)70上；所述光源10照射樣品池20，所述光收集單元30收集透過樣品池20的光并將收集的光提供給分光檢測(cè)單元50，所述分光檢測(cè)單元50將輸入的光進(jìn)行分光并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)處理單元60，所述數(shù)據(jù)處理單元60對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到光譜；其中，該分析儀還包括導(dǎo)軌21，導(dǎo)軌21位于光具平臺(tái)70上，樣品池20與導(dǎo)軌21滑動(dòng)配合，所述光收集單元30為漫透射光收集裝置。
其中，所述樣品池20可以為任意形狀，優(yōu)選為長(zhǎng)方體，便于放置樣品。所述樣品池20選用經(jīng)黑色陽(yáng)極氧化加工的鋁合金。
所述樣品池20還包括兩個(gè)透光窗片22，彼此相對(duì)地位于樣品池20的內(nèi)壁上，其中一個(gè)透光窗片22與光源10相對(duì)，另一個(gè)透光窗片22與光收集單元30相對(duì)，與光源10相對(duì)的透光窗片22固定，與光收集單元30相對(duì)的透光窗片22可動(dòng)，這樣可以通過調(diào)整該窗片控制光程。所述透光窗片4為近紅外區(qū)域不吸收的玻璃，例如K9、JGS2等。
如圖2所示，所述導(dǎo)軌21可以為位于光具平臺(tái)70上的凹槽，所述凹槽的寬度以樣品池20能在導(dǎo)軌21中滑動(dòng)為限。該導(dǎo)軌21也可以為一根或多根滑動(dòng)軸，所述樣品池20的下部具有軸孔與之配合。
所述樣品池20的滑動(dòng)可以采用于動(dòng)方式，但是手動(dòng)方式會(huì)對(duì)光譜重復(fù)性產(chǎn)生影響，所以優(yōu)選情況下采用電動(dòng)方式，即該分析儀還包括牽引電機(jī)和牽引電機(jī)控制模塊，所述牽引電機(jī)控制模塊與牽引電機(jī)電連接，輸出用于控制牽引電機(jī)的啟動(dòng)、停止和運(yùn)行速度的控制信號(hào)。所述牽引電機(jī)使樣品池20在導(dǎo)軌21上滑動(dòng)。
所述牽引電機(jī)優(yōu)選為步進(jìn)電機(jī)，這樣可以控制樣品池20勻速運(yùn)動(dòng)，使光源10發(fā)出的光連續(xù)透過。
所述牽引電機(jī)可以直接帶動(dòng)樣品池20，也可以間接帶動(dòng)樣品池20。優(yōu)選情況下，如圖3所示，所述分析儀優(yōu)選還包括移動(dòng)平臺(tái)24，牽引電機(jī)帶動(dòng)該移動(dòng)平臺(tái)24，所述樣品池20放置在該移動(dòng)平臺(tái)24上，所述移動(dòng)平臺(tái)24具有軸孔25，導(dǎo)軌21為穿過所述軸孔25并固定在光具平臺(tái)70上的軸。這樣所述移動(dòng)平臺(tái)24在牽引電機(jī)的帶動(dòng)下可以在導(dǎo)軌21上滑動(dòng)。
所述移動(dòng)平臺(tái)24還包括卡槽26，所述樣品池20卡在該卡槽26中，可以防止運(yùn)動(dòng)時(shí)樣品池20的擺動(dòng)。
所述分析儀還包括限位器23，位于導(dǎo)軌21的兩端，與牽引電機(jī)控制模塊合同作用以控制樣品池(20)的行程。所述合同作用根據(jù)限位器23的不同而采用不同的合同設(shè)定，例如機(jī)械式限位器與光電式限位器之間的合同必然不同，這點(diǎn)為本領(lǐng)域人員所公知。所述限位器23為任何可以限制滑動(dòng)的裝置，優(yōu)選為限位開關(guān)，更優(yōu)選為光電式限位開關(guān)。這種情況下，上述牽引電機(jī)控制模塊還可以接收來自所述光電式限位開關(guān)的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)調(diào)整牽引電機(jī)的控制信號(hào)。當(dāng)樣品池20滑動(dòng)到導(dǎo)軌的一端時(shí)，所述光電式限位開關(guān)啟動(dòng)，并向牽引電機(jī)控制模塊發(fā)出信號(hào)，所述牽引電機(jī)控制模塊根據(jù)該信號(hào)輸出控制牽引電機(jī)向反方向運(yùn)動(dòng)或停止的控制信號(hào)。
所述光源10可以為點(diǎn)光源，也可以為面光源。由于用于固體顆粒測(cè)試分析，所以需要較大功率的光源，所以優(yōu)選為面光源，更優(yōu)選為帶反射杯的鹵鎢燈。
為了保證樣品測(cè)試的一致，所述光源10的輸出功率要盡可能恒定。因此，所述光源10可以外接大功率穩(wěn)壓電源，優(yōu)選情況下也可以包括光源補(bǔ)償控制模塊；所述光源補(bǔ)償控制模塊接收光源信號(hào)，比較光源信號(hào)的強(qiáng)弱變化，并輸出補(bǔ)償信號(hào)到光源10的電源，以控制光源10輸出穩(wěn)定的能量。當(dāng)接收到的光源信號(hào)與設(shè)定值相比減弱時(shí)，所述光源補(bǔ)償控制模塊輸出增強(qiáng)信號(hào)到光源10的電源，以增強(qiáng)光源10的輸出功率；當(dāng)接收到的光源信號(hào)與設(shè)定值相比增強(qiáng)時(shí)，所述光源補(bǔ)償控制模塊輸出減弱信號(hào)到光源10的電源，以減弱光源10的輸出功率。所述設(shè)定值由用戶預(yù)先設(shè)定。
由于本分析儀用于固體樣品分析，所以光源10照射樣品池20中的固體樣品之后會(huì)發(fā)生反射、折射、衍射和透射。穿過樣品池的部分主要是漫透射光，即透射光和散射光的疊加，并且散射光占主要部分。因此，所述光收集單元30為漫透射光收集裝置，起到會(huì)聚散射光的作用，所述漫透射光收集裝置可以為透鏡組或積分球，所述透鏡組優(yōu)選為大口徑透鏡組。
所述光收集單元30將收集的光提供給分光檢測(cè)單元50，優(yōu)選通過光纖40提供給分光檢測(cè)單元50。所述光纖40可以根據(jù)傳輸光的特征進(jìn)行選擇。
所述分光檢測(cè)系統(tǒng)50包括光柵53和檢測(cè)器55，分別用于對(duì)輸入的光進(jìn)行分光和將分光后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
其中，所述光柵53可以為透射式或反射式光柵。如圖1中所示，所述光柵53為反射式光柵，所述分光檢測(cè)系統(tǒng)50還包括了反射鏡54用于調(diào)整光路。
所述檢測(cè)器55為陣列檢測(cè)器，所述陣列檢測(cè)器可以采用各種陣列檢測(cè)器，例如Si、InGaAs或PbS光電二極管線列檢測(cè)器，所述陣列檢測(cè)器的象元數(shù)可以是256、512、1024、2048、4086等，波長(zhǎng)范圍在700-2500nm內(nèi)，取值間隔相等或不等，制冷方式可以采用任何制冷方式，例如水冷、風(fēng)冷、熱電制冷。
所述檢測(cè)器55將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)通過電纜線輸出到數(shù)據(jù)處理單元60。
所述分光檢測(cè)系統(tǒng)還可以包括透鏡組51、狹縫52，分別用于將輸入的光會(huì)聚和濾掉雜散光線。當(dāng)雜散光線較少時(shí)，所述狹縫52可以省略。
由于本發(fā)明采用固定光路，受溫度影響光路會(huì)發(fā)生輕微變化從而影響分光效果，因此為了保證波長(zhǎng)穩(wěn)定，所述分光檢測(cè)系統(tǒng)50需要恒溫環(huán)境。因此，優(yōu)選情況下，所述分光檢測(cè)系統(tǒng)50還包括恒溫室56、電熱片、溫度傳感器和溫度控制模塊。所述分光檢測(cè)系統(tǒng)50位于恒溫室56內(nèi)；所述溫度傳感器置于恒溫室56中用于感測(cè)恒溫室56內(nèi)的環(huán)境溫度信號(hào)并輸出到所述溫度控制模塊；所述溫度控制模塊接收所述環(huán)境溫度信號(hào)，比較環(huán)境溫度信號(hào)的高低變化，并輸出補(bǔ)償信號(hào)到電熱片，使恒溫室56內(nèi)部的環(huán)境溫度保持恒定。當(dāng)溫度傳感器感測(cè)到恒溫室56內(nèi)的環(huán)境溫度高于設(shè)定值時(shí)，所述溫度控制模塊輸出降低溫度的補(bǔ)償信號(hào)到電熱片，從而降低恒溫室56內(nèi)的環(huán)境溫度；當(dāng)溫度傳感器感測(cè)到恒溫室56內(nèi)的環(huán)境溫度低于設(shè)定值時(shí)，所述溫度控制模塊輸出升高溫度的補(bǔ)償信號(hào)到電熱片，從而升高恒溫室56內(nèi)的環(huán)境溫度。所述電熱片為電熱裝置，其結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域人員所公知。
以上所述的牽引電機(jī)控制模塊、光源補(bǔ)償控制模塊、溫度控制模塊可以集成為控制單元80，所述控制單元80可以為單片機(jī)，如圖4所示。
所述數(shù)據(jù)處理單元60，對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到光譜，可以為單片機(jī)或計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)處理單元60包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算模塊和存儲(chǔ)器。
其中，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于將檢測(cè)器55輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、運(yùn)算。所述A/D轉(zhuǎn)換模塊可以采用A/D轉(zhuǎn)換器，其構(gòu)成和連接為本領(lǐng)域人員所公知。
所述運(yùn)算模塊對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到近紅外光譜。所述數(shù)據(jù)處理的方法為本領(lǐng)域人員所公知，例如采用下面的流程分別測(cè)定暗電流、背景和裝入樣品后的檢測(cè)器55輸出信號(hào)的能量，通過式1轉(zhuǎn)換為吸光度數(shù)據(jù)，得到樣品的近紅外光譜A=-logEs-E0Er-E0]]>(式1)式中，EO為光源關(guān)閉狀態(tài)下對(duì)暗電流檢測(cè)的輸出能量，Er為光源開啟狀態(tài)下對(duì)裝入內(nèi)置背景檢測(cè)的輸出能量，即裝入樣品前，Es為光源開啟狀態(tài)下對(duì)樣品檢測(cè)的輸出能量。
所述運(yùn)算模塊還可以根據(jù)得到的光譜計(jì)算固體樣品的質(zhì)量指標(biāo)，所述質(zhì)量指標(biāo)包括平均分子量、熔融指數(shù)、熔體流動(dòng)速度、密度、某種成分的含量、拉伸強(qiáng)度等與分子結(jié)構(gòu)相關(guān)的理化參數(shù)和力學(xué)參數(shù)。所述計(jì)算方法為本領(lǐng)域人員所公知化學(xué)計(jì)量學(xué)方法。所述化學(xué)計(jì)量學(xué)方法根據(jù)質(zhì)量指標(biāo)與近紅外光譜的相關(guān)程度可以采用最小二乘法(PLS)、主成分回歸(PCR)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)等不同方法。
所述運(yùn)算模塊可以根據(jù)預(yù)先測(cè)定的樣品建立樣品模型，并根據(jù)該樣品模型對(duì)要測(cè)定的樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)。
所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理程序和存儲(chǔ)執(zhí)行該程序時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，所以所述存儲(chǔ)器包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理程序的區(qū)域和存儲(chǔ)執(zhí)行該程序時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的區(qū)域。
所述數(shù)據(jù)處理單元60還可以包括校正模塊，所述校正模塊通過標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行校正，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定進(jìn)行模型校正。
所述數(shù)據(jù)處理單元60還可以包括顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)處理單元60進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之后所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
所述分析儀還可以包括外殼，光源10、樣品池20、光收集單元30、分光檢測(cè)單元50、光具平臺(tái)70和導(dǎo)軌21，或者光源10、樣品池20、光收集單元30、分光檢測(cè)單元50、光具平臺(tái)70、導(dǎo)軌21和控制單元80位于外殼內(nèi)，所述外殼具有樣品池20的出入口，便于樣品池20的放入和取出。
所述光具平臺(tái)70為重量較大的金屬平臺(tái)，為放置光學(xué)儀器以及起到穩(wěn)定作用。其結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域人員所公知，在此不做過多說明。
下面通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明做具體說明。
實(shí)例1本實(shí)例用于說明本發(fā)明的近紅外光譜分析儀。
根據(jù)圖1中所示結(jié)構(gòu)，采用額定功率為50瓦、帶反射杯的鹵鎢燈作為光源；圖3中所示的樣品池結(jié)構(gòu)；口徑為30mm的透鏡作為漫透射光收集裝置；分光檢測(cè)單元采用圖1中所示結(jié)構(gòu)并通過直徑0.6mm光纖與漫透射光收集裝置連接，其中，檢測(cè)器為InGaAs光電二極管線列，像元數(shù)為512，波長(zhǎng)范圍900-1700nm，光譜數(shù)據(jù)按照像元順序等間隔取值；光柵為透射全息光柵；狹縫寬度為50微米；數(shù)據(jù)處理單元為普通計(jì)算機(jī)。由此構(gòu)建本發(fā)明所提供的近紅外光譜分析儀A。
實(shí)例2本實(shí)例用于說明本發(fā)明的近紅外光譜分析儀。
按照實(shí)例1構(gòu)建本發(fā)明所提供的近紅外光譜分析儀B，所不同在于分光檢測(cè)單元中的檢測(cè)器為CCD光電二極管線列，像元數(shù)為512，波長(zhǎng)范圍900-1700nm，光譜數(shù)據(jù)按照像元順序等間隔取值；光柵為反射全息光柵。
實(shí)例3本實(shí)例用于說明本發(fā)明的近紅外光譜分析儀的性能。
分別啟動(dòng)上述近紅外光譜分析儀A和B，分析儀進(jìn)行自檢、預(yù)熱。調(diào)用數(shù)據(jù)處理單元的分析功能后，分析儀提示裝樣。在近紅外光譜分析儀A和B的樣品池中裝入聚丙烯粒料樣品后，將樣品池放入紅外光譜分析儀A和B中。樣品池自動(dòng)定位并開始采集光譜，計(jì)算并顯示樣品光譜和測(cè)量結(jié)果。
在近紅外光譜分析儀A和B上所得的光譜如圖5和圖6所示。
權(quán)利要求
1.一種近紅外光譜分析儀，該分析儀包括光源(10)、樣品池(20)、光收集單元(30)、分光檢測(cè)單元(50)、數(shù)據(jù)處理單元(60)和光具平臺(tái)(70)，所述光源(10)、樣品池(20)和光收集單元(30)依次置于光具平臺(tái)(70)上；所述光源(10)照射樣品池(20)，所述光收集單元(30)收集透過樣品池(20)的光并將收集的光提供給分光檢測(cè)單元(50)，所述分光檢測(cè)單元(50)將輸入的光進(jìn)行分光并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出到數(shù)據(jù)處理單元(60)，所述數(shù)據(jù)處理單元(60)對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到光譜；其中，該分析儀還包括導(dǎo)軌(21)，導(dǎo)軌(21)位于光具平臺(tái)(70)上，樣品池(20)與導(dǎo)軌(21)滑動(dòng)配合，所述光收集單元(30)為漫透射光收集裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其中，所述樣品池(20)為長(zhǎng)方體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其中，所述分析儀還包括牽引電機(jī)和牽引電機(jī)控制模塊；所述牽引電機(jī)控制模塊與牽引電機(jī)電連接，輸出用于控制牽引電機(jī)的啟動(dòng)、停止和運(yùn)行速度的控制信號(hào)；所述牽引電機(jī)使樣品池(20)在導(dǎo)軌(21)上滑動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析儀，其中，所述牽引電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分析儀，其中，所述分析儀還包括移動(dòng)平臺(tái)(24)，牽引電機(jī)帶動(dòng)該移動(dòng)平臺(tái)(24)，所述樣品池(20)放置在該移動(dòng)平臺(tái)(24)上，所述移動(dòng)平臺(tái)(24)具有軸孔(25)，導(dǎo)軌(21)為穿過所述軸孔(25)并固定在光具平臺(tái)(70)上的軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分析儀，其中，所述移動(dòng)平臺(tái)(24)還包括卡槽(26)，所述樣品池(20)卡在該卡槽(26)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析儀，其中，所述分析儀還包括限位器(23)，位于導(dǎo)軌(21)的兩端，與牽引電機(jī)控制模塊合同作用以控制樣品池(20)的行程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分析儀，其中，所述限位器(23)為光電式限位開關(guān)，所述牽引電機(jī)控制模塊接收來自所述光電限位開關(guān)的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)調(diào)整牽引電機(jī)的控制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其中，所述光源(10)為面光源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分析儀，其中，所述面光源為帶反射杯的鹵鎢燈。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、9或10中任一個(gè)所述的分析儀，其中，所述光源(10)還包括光源補(bǔ)償控制模塊；所述光源補(bǔ)償控制模塊接收光源信號(hào)，比較光源信號(hào)的強(qiáng)弱變化，并輸出補(bǔ)償信號(hào)到光源(10)的電源。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其中，所述漫透射光收集裝置為透鏡組或積分球。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其中，所述光收集單元(30)將收集的光通過光纖(40)提供給分光檢測(cè)單元(50)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其中，所述分光檢測(cè)系統(tǒng)(50)包括光柵(53)和檢測(cè)器(55)，分別用于對(duì)輸入的光進(jìn)行分光和將分光后的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分析儀，其中，所述光柵(53)為透射式或反射式光柵。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分析儀，其中，所述檢測(cè)器(55)為陣列檢測(cè)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分析儀，其中，所述檢測(cè)器(55)將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)通過電纜線輸出到數(shù)據(jù)處理單元(60)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其中，所述分光檢測(cè)系統(tǒng)(50)還包括恒溫室(56)、電熱片、溫度傳感器和溫度控制模塊；所述分光檢測(cè)系統(tǒng)(50)位于恒溫室(56)內(nèi)；所述溫度傳感器置于恒溫室(56)中用于感測(cè)恒溫室(56)內(nèi)的環(huán)境溫度信號(hào)并輸出到所述溫度控制模塊；所述溫度控制模塊接收所述環(huán)境溫度信號(hào)，比較環(huán)境溫度信號(hào)的高低變化，并輸出補(bǔ)償信號(hào)到電熱片，使恒溫室(56)內(nèi)部的環(huán)境溫度保持恒定。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其中，所述分析儀還包括(a)牽引電機(jī)和牽引電機(jī)控制模塊，所述牽引電機(jī)控制模塊與牽引電機(jī)電連接，輸出用于控制牽引電機(jī)的啟動(dòng)、停止和運(yùn)行速度的控制信號(hào)；所述牽引電機(jī)帶動(dòng)樣品池(20)使樣品池(20)在導(dǎo)軌(21)上滑動(dòng)；所述牽引電機(jī)控制模塊還接收來自所述光電限位開關(guān)的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)調(diào)整牽引電機(jī)的控制信號(hào)；(b)光源補(bǔ)償控制模塊，所述光源補(bǔ)償控制模塊接收光源信號(hào)，比較光源信號(hào)的強(qiáng)弱變化，并輸出補(bǔ)償信號(hào)到光源(10)的電源；(c)恒溫室(56)、電熱片、溫度傳感器和溫度控制模塊；所述分光檢測(cè)系統(tǒng)(50)位于恒溫室(56)內(nèi)；所述溫度傳感器置于恒溫室(56)中用于感測(cè)恒溫室(56)內(nèi)的環(huán)境溫度信號(hào)并輸出到所述溫度控制模塊；所述溫度控制模塊接收所述環(huán)境溫度信號(hào)，比較環(huán)境溫度信號(hào)的高低變化，并輸出補(bǔ)償信號(hào)到電熱片，使恒溫室(56)內(nèi)部的環(huán)境溫度保持恒定；所述的牽引電機(jī)控制模塊、光源補(bǔ)償控制模塊、溫度控制模塊集成為控制單元(80)，所述控制單元(80)為單片機(jī)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析儀，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元(60)為單片機(jī)或計(jì)算機(jī)，包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算模塊和存儲(chǔ)器；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于將檢測(cè)器(55)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述運(yùn)算模塊對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到近紅外光譜；所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理程序和存儲(chǔ)執(zhí)行該程序時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的分析儀，其中，所述運(yùn)算模塊根據(jù)預(yù)先測(cè)定的樣品建立樣品模型，并根據(jù)該樣品模型對(duì)要測(cè)定的樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的分析儀，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元(60)還包括校正模塊，所述校正模塊通過標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行校正，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定進(jìn)行模型校正。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的分析儀，其中，所述數(shù)據(jù)處理單元(60)還包括顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)處理單元(60)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之后所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1或19所述的分析儀，其中，所述分析儀還包括外殼，光源(10)、樣品池(20)、光收集單元(30)、分光檢測(cè)單元(50)、光具平臺(tái)(70)和導(dǎo)軌(21)，或者光源(10)、樣品池(20)、光收集單元(30)、分光檢測(cè)單元(50)、光具平臺(tái)(70)、導(dǎo)軌(21)和控制單元(80)位于外殼內(nèi)，所述外殼具有樣品池(20)的出入口。
全文摘要
提供一種近紅外光譜分析儀，該分析儀包括光源、樣品池、光收集單元、分光檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理單元和光具平臺(tái)；其中，該分析儀還包括導(dǎo)軌，導(dǎo)軌位于光具平臺(tái)上，樣品池與導(dǎo)軌滑動(dòng)配合，所述光收集單元為漫透射光收集裝置。本發(fā)明的樣品池是可移動(dòng)的，這樣在進(jìn)行固體樣品分析時(shí)可以改變光源在樣品池上的照射位置，從而可以對(duì)固體樣品進(jìn)行多位置分析。此外，漫透射光收集裝置可以有效的收集光源照射在固體樣品上所產(chǎn)生的散射光并提供給分光檢測(cè)單元。
文檔編號(hào)G01N21/47GK1995972SQ20061000021
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者孫巖峰, 陸婉珍 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院