一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于應(yīng)用在食品成分分析測(cè)試領(lǐng)域的雙探測(cè)器近紅外光譜儀，具體地涉及一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，近紅外光譜作為迅速崛起的光譜分析技術(shù)，在分析測(cè)試領(lǐng)域中得到了越來(lái)越多的關(guān)注。由于近紅外光譜用于樣品分析時(shí)，基本不需要對(duì)樣品進(jìn)行處理，且不破壞和消耗樣品，又無(wú)環(huán)境污染，所以堪稱是綠色分析的典型代表。因此，近紅外光譜分析技術(shù)作為一種無(wú)損、快速檢測(cè)技術(shù)正越來(lái)越多地被大家認(rèn)同。近紅外技術(shù)具有應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、市場(chǎng)容量大等特點(diǎn)。
[0003]目前我國(guó)市場(chǎng)上的近紅外商品儀器中，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品還不多，特別是高檔近紅外分析儀器，大部分是國(guó)外公司的產(chǎn)品；此外，我國(guó)尚未建立近紅外光譜分析儀器與應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此，國(guó)內(nèi)的大量研究工作集中在以下兩個(gè)方面:一是使用進(jìn)口的近紅外光譜儀，分析不同樣品、不同成分含量，擴(kuò)展近紅外光譜的應(yīng)用范圍；二是對(duì)樣品的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)化學(xué)計(jì)量算法、儀器設(shè)計(jì)、儀器性能的研究相對(duì)較少。在這種情況下，課題組一直致力于近紅外光譜儀器的研制和推廣工作。
[0004]傳統(tǒng)濾光片型近紅外光譜儀配備的幾個(gè)濾光片都是儀器開(kāi)發(fā)人員根據(jù)用戶的應(yīng)用場(chǎng)合量身定做的分析某種樣品某種成分時(shí)所用的特征波長(zhǎng)在儀器開(kāi)發(fā)階段已經(jīng)完成，如果實(shí)際待分析的樣品或成分相對(duì)于儀器的開(kāi)發(fā)目的發(fā)生了改變，就算是重新定標(biāo)，儀器的分析度一般也會(huì)顯著下降，其應(yīng)用場(chǎng)合受到了一定的限制。參考中國(guó)發(fā)明專利，專利號(hào)為200710157120.2，其公開(kāi)了一種近紅外光譜儀；其特征在于近紅外光源與準(zhǔn)直透鏡配合構(gòu)成光源系統(tǒng)，準(zhǔn)直透鏡后部位置配合設(shè)置光強(qiáng)調(diào)制盤(pán)和濾光片盤(pán)，之后配合設(shè)置由光路斬光盤(pán)、反射鏡構(gòu)成的雙光路變換裝置，雙光路變換裝置與前部設(shè)置的積分球光路連接，積分球上配合設(shè)置旋轉(zhuǎn)樣品池及與信號(hào)處理器連接的光電探測(cè)器。
[0005]隨著近紅外光譜儀器技術(shù)的發(fā)展，基于連續(xù)波長(zhǎng)的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法如P C R (主成分回歸)、PLSR (偏最小二乘回歸)、ANN (人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))等，代表了現(xiàn)代近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展方向，其相應(yīng)的連續(xù)波長(zhǎng)型儀器通用性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。
[0006]由此介紹自制的濾光片型雙探測(cè)器結(jié)構(gòu)的近紅外漫反射光譜儀，并應(yīng)用該光譜儀檢測(cè)了奶粉、牛奶和醬油相關(guān)成分的含量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀；采用自制雙探測(cè)器結(jié)構(gòu)的濾光片型漫反射近紅外光譜儀，可以獲得樣品準(zhǔn)確的漫反射率；并且系統(tǒng)光路簡(jiǎn)單，具有高可靠性。自制雙接收器結(jié)構(gòu)的濾光片型近紅外光譜儀可以用于近紅外光譜檢測(cè)，進(jìn)一步建模后可以用于其它糧食食品成分的快速分析工作。
[0008]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0009]本發(fā)明一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀，其主要包括8大部分:光源、分光系統(tǒng)、分光鏡、參考探測(cè)器部分、積分球部分、裝樣部分、主接收器部分和結(jié)果顯示部分；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:由光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)分光系統(tǒng)接收處理，之后分光系統(tǒng)發(fā)射出的單色光速被分光鏡分成兩束光，一束光直接被參考探測(cè)器部分接收，另一束光福射通過(guò)積分球部分后照射到裝樣部分的樣品上；然后積分球部分收集樣品上的漫散射光信息，積分球部分將漫散射光信息發(fā)射到主接收器部分上，最后光譜信號(hào)由主接收器部分發(fā)送到顯示部分，經(jīng)由結(jié)果顯示部分顯示結(jié)果。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的分光系統(tǒng)出射的單色光束被分光鏡分成兩束光，一束光直接被參考探測(cè)器部分接收，這束光的能量?jī)H占分光系統(tǒng)出射的單色光能量的4 %左右。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述的分光系統(tǒng)出射的另一束光輻射通過(guò)積分球部分后照射到樣品上，積分球部分收集樣品的漫散射光信息，并由安裝在積分球部分上的主接收器部分接收；主接收器部分在積分球部分上是按照0°?45°入射接收位置安裝的。
[0011]本發(fā)明的有益效果是。
[0012]本發(fā)明采用自制雙探測(cè)器結(jié)構(gòu)的濾光片型漫反射近紅外光譜儀，其中自制的雙探測(cè)器近紅外光譜儀區(qū)別于其它儀器的特點(diǎn)在于它的雙接收器結(jié)構(gòu)；它較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)驗(yàn)證了雙探測(cè)器光譜儀的可行性，該結(jié)構(gòu)利于降低儀器成本，容易實(shí)現(xiàn)專用化。
[0013]本發(fā)明利用自制的雙探測(cè)器近紅外光譜儀儀器檢測(cè)了漫反射標(biāo)準(zhǔn)板的漫反射率，測(cè)量值與標(biāo)稱值的相關(guān)系數(shù)平均為0.995，標(biāo)準(zhǔn)偏差平均為0.01;另外，使用該儀器測(cè)定了奶粉、牛奶及醬油相關(guān)成分含量，近紅外光譜與奶粉的蛋白質(zhì)和脂肪含量的相關(guān)系數(shù)> 0.9 ,與醬油及原奶的相關(guān)成分含量的相關(guān)系數(shù)〉0.8，自制的雙探測(cè)器結(jié)構(gòu)濾光片型近紅外光譜儀可以準(zhǔn)確獲得樣品的漫反射率。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]其中，1為光源、2為分光系統(tǒng)、3為分光鏡、4為參考探測(cè)器部分、5為積分球部分、6為裝樣部分、7為主接收器部分、8為結(jié)果顯示部分。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，為本發(fā)明一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)框圖。圖中包括8大部分:光源1、分光系統(tǒng)2、分光鏡3、參考探測(cè)器部分4、積分球部分5、裝樣部分6、主接收器部分7和結(jié)果顯示部分8 ；由光源1發(fā)出的光經(jīng)過(guò)分光系統(tǒng)2接收處理，之后分光系統(tǒng)2發(fā)射出的單色光速被分光鏡3分成兩束光，一束光直接被參考探測(cè)器4接收，另一束光輻射通過(guò)積分球部分5后照射到裝樣部分6的樣品上；然后積分球部分5收集樣品上的漫散射光信息，積分球部分5將漫散射光信息發(fā)射到主接收器部分7上，最后光譜信號(hào)由主接收器部分7發(fā)送到顯示部分，經(jīng)由結(jié)果顯示部分8顯示結(jié)果。
[0017]本發(fā)明所述的分光系統(tǒng)2出射的單色光束被分光鏡分成兩束光，一束光直接被參考探測(cè)器部分4接收，這束光的能量?jī)H占分光系統(tǒng)出射的單色光能量的4 %左右；所述的分光系統(tǒng)2出射的另一束光輻射通過(guò)積分球部分5后照射到樣品上，積分球部分5收集樣品的漫散射光信息，并由安裝在積分球部分5上的主接收器部分7接收；主接收器部分7在積分球部分5上是按照0°?45°入射接收位置安裝的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀，其中包括:光源(1)、分光系統(tǒng)(2)、分光鏡(3)、參考探測(cè)器部分(4)、積分球部分(5)、裝樣部分(6)、主接收器部分(7)和結(jié)果顯示部分(8);其特征在于:由光源(1)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)分光系統(tǒng)(2)接收處理，之后分光系統(tǒng)(2)發(fā)射出的單色光速被分光鏡(3)分成兩束光,一束光直接被參考探測(cè)器部分(4)接收，另一束光輻射通過(guò)積分球部分(5)后照射到裝樣部分(6)的樣品上；然后積分球部分(5)收集樣品上的漫散射光信息，積分球部分(5)將漫散射光信息發(fā)射到主接收器部分(7)上，最后光譜信號(hào)由主接收器部分(7 )發(fā)送到顯示部分，經(jīng)由結(jié)果顯示部分(8 )顯示結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀，其特征在于:所述的分光系統(tǒng)(2)出射的單色光束被分光鏡分成兩束光，一束光直接被參考探測(cè)器部分(4)接收，這束光的能量?jī)H占分光系統(tǒng)出射的單色光能量的4 %左右。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀，其特征在于:所述的分光系統(tǒng)(2)出射的另一束光輻射通過(guò)積分球部分(5)后照射到樣品上，積分球部分(5)收集樣品的漫散射光信息，并由安裝在積分球部分(5)上的主接收器部分(7)接收；主接收器部分(7)在積分球部分(5)上是按照0°?45°入射接收位置安裝的。
【專利摘要】一種用于食品成分分析的雙探測(cè)器近紅外光譜儀。本發(fā)明提供一種基于液晶濾光器的連續(xù)光譜成像測(cè)試裝置；采用液晶面陣濾光器作為分光器件，并且系統(tǒng)光路簡(jiǎn)單,只需將液晶盒加入到普通光學(xué)采集設(shè)備上即可實(shí)現(xiàn)面陣分光,得到連續(xù)光譜。本發(fā)明包括光源、待測(cè)樣品、光學(xué)鏡頭、液晶濾光器、低照度面陣CCD、視頻采集卡、電壓控制器、計(jì)算機(jī)；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：光源發(fā)出的光線照射到待測(cè)樣品上，待測(cè)樣品上反射的光或激發(fā)的光進(jìn)入到光學(xué)鏡頭，經(jīng)過(guò)光學(xué)鏡頭的透鏡進(jìn)行匯聚，然后匯聚的光通過(guò)液晶濾光器；從液晶濾光器出射的單色光信號(hào)由低照度面陣CCD吸收，低照度面陣CCD將單色光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)視頻采集卡采集，最后保存于計(jì)算機(jī)。
【IPC分類】G01N21/25
【公開(kāi)號(hào)】CN105334166
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410403794
【發(fā)明人】富強(qiáng), 賴安晏
【申請(qǐng)人】富強(qiáng)
【公開(kāi)日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2014年8月15日