一種微型光纖光譜儀制造技術

一種微型光纖光譜儀。包括光源、Y型反射式光纖、入射狹縫、準直透鏡、平面衍射光柵、凹面反射鏡、線陣CCD、數據采集卡和上位機。激發(fā)光源照射到待測樣品進入微型光纖光譜儀后，根據不同物質對不同波段光譜的吸收、反射的不同，可檢測出待測物質原子、分子的能級變化而引起的光譜特性，進而辨別物質的種類和含量。本光譜儀特征在于采用Y型反射式光纖，可同時傳輸光源信號以及樣品輸出信號，上位機可以實現(xiàn)光譜實時顯示，在數據處理中使用了消背景及抗干擾技術，降低了因外界光源和環(huán)境變化而帶來的檢測誤差，不僅縮小了整個光譜儀的體積，也提高辨別物質的準確性，特別適用于珠寶檢測。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種微型光纖光譜儀
本專利技術屬于檢測儀器
，涉及一種微型光纖光譜儀，使用了 Y型反射式光纖傳輸激發(fā)和樣品輸出光，特別適用于珠寶檢測。
技術介紹
光譜學是測量可見、紫外、近紅外和紅外波段光等波段光強強度分布的一種技術， 被廣泛應用于多種材料結構與成分分析領域，如材料、化學化工、物理、電子、環(huán)境檢測、醫(yī)藥、生物生化等領域都使用光譜作為物質檢驗檢測手段。傳統(tǒng)光譜測量儀由眾多電學、光學與機械等分立器件構成，需要極其復雜的光路系統(tǒng)與精密機械結構，這樣就增加了儀器維護困難，降低了儀器的使用可靠性，對儀器工作、存放環(huán)境也有嚴格的要求，且體積較大，限制了應用范圍。尤其是針對現(xiàn)場光譜測量的應用需求，傳統(tǒng)光譜儀難以解決，開發(fā)微型化光譜儀已經成為當前光譜測量技術的一大研究熱點。隨著科技的進步，光纖技術和光纖加工技術已取得了迅猛的發(fā)展和完善。許多基于光纖技術的新型器件亦已嶄露頭角，其與傳統(tǒng)器件相比具有許多優(yōu)勢，如體積小、損耗低、抗干擾性強、成本低等。采用光纖作為光譜儀的導光媒介已成為光譜儀開發(fā)的主流技術之一 O目前市場對珠寶分析儀的要求越來越高，要求光譜儀具有實時性和較高的準確性，縮短傳統(tǒng)珠寶檢測的時間，降低珠寶檢測的誤差是設計者首要考慮因素，因此設計一種微型珠寶分析儀不僅可以降低珠寶檢測的門檻，而且能夠讓普通人快速掌握辨別珠寶真假和種類的能力。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術目的是克服現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種性能穩(wěn)定的微型光纖光譜儀，可用于珠寶現(xiàn)場鑒定，提高對珠寶分析的速度，無測量儀器使用環(huán)境限制。本專利技術提供的微型光纖光譜儀，包括光源、Y型反射式光纖、入射狹縫、準直透鏡、 平面衍射光柵、凹面反射鏡、線陣CCD、數據采集卡和上位機；所述光譜儀使用Y型反射式光纖，其三個探頭如下設置第一探頭與光纖的光源入射端連接，第二探頭與照射樣品的端口連接，第三探頭與光纖的輸出光端口連接。光源發(fā)出的輸出信號首先經Y型反射式光纖上的第一探頭進入Y型反射式光纖，經第二探頭照射到樣品上，遇到樣品后，反射回來的輸出信號再次進入Y型反射式光纖，并由Y型反射式光纖上的第三探頭出射，途中經過入射狹縫和準直透鏡的準直后，再依次通過平面衍射光柵、凹面反射鏡，最終照射到線陣CXD上，線陣CCD的輸出端連接數據采集卡，數據采集卡連接上位機，線陣CCD接收到的輸出信號經數據采集卡最后傳輸到上位機。所述Y型反射式光纖的用于照射樣品的一端的光纖包括內層的光源傳輸光纖和外層的信號接收光纖，光源傳輸光纖和信號接收光纖之間由內套層隔開，信號接收光纖外周包覆外套層；光源傳輸光纖用于光源的入射光傳輸，信號接收光纖用于樣品反射回的輸出光傳輸。所述的微型光纖光譜儀將實時采集的樣品信號與背景信號進行對比，消除了背景的不同光譜分布和外界本底對測量結果的影響。本專利技術的有益效果1、光譜儀中的準直透鏡能夠將入射狹縫出射的衍射光平行輸出，降低了光學系統(tǒng)的雜散光，提升了光譜儀的檢測效率及準確率。2、與現(xiàn)有光譜儀相比，以Y型反射式光纖替代普通單通道光纖作為導光媒介，在傳輸光源信號的同時也能夠傳輸樣品反射的信號，這樣便可以即時顯示樣品相對吸收量，提高對珠寶分析的能力。附圖說明圖I是微型光纖光譜儀的結構示意圖。圖2是Y型反射式光纖的橫截面示意圖。圖3是Y型反射式光纖結構示意圖。圖4是光譜實時測量與顯示軟件操作流程圖。圖中，光源I、Y型反射式光纖2、入射狹縫3、準直透鏡4、平面衍射光柵5、凹面反射鏡6、線陣CXD 7、數據采集卡8、上位機9、樣品10、第一探頭11、第二探頭12、第三探頭13、信號接收光纖14、光源傳輸光纖15、外套層16、內套層17。具體實施例方式下面結合實例，對本專利技術做進一步詳述如圖I所示微型光纖光譜儀，該光譜儀由光源1、Y型反射式光纖2、入射狹縫3、準直透鏡4、平面衍射光柵5、凹面反射鏡6、線陣(XD7、數據采集卡8和上位機9組成；所述Y型光纖2應用于光譜儀當中，便于對待測信號的傳輸，Y型光纖2有三個探頭，分別為連接光源I的第一探頭11、照射樣品10的第二探頭12、和連接入射狹縫3的第三探頭13。待測信號由Y型反射式光纖2接入光譜儀，經由入射狹縫3入射到準直透鏡4上，然后通過準直透鏡4平行照射到平面衍射光柵5上，平面衍射光柵5將入射光色散成不同波長的光，波長不同的光入射到凹面反射鏡6上，由凹面反射鏡6會聚并反射到線陣CCD 7上，線陣CCD 7放置于凹面反射鏡6的會聚焦點處，線陣CCD 7將接收光的光強度轉變成對應的模擬電信號，數據采集卡8將線陣CCD的模擬電信號進行ADC模數轉換，然后數據采集卡8再把數字信號傳輸至上位機9，上位機進行相應的數據處理后，將光譜進行實時顯示。如此便完成了一次測量采集。如圖2所示，所述Y型反射式光纖用于照射樣品的一端的光纖包括內層的光源傳輸光纖15和外層的信號接收光纖14，光源傳輸光纖15和信號接收光纖14之間由內套層17隔開，信號接收光纖14外周包覆外套層16 ;光源傳輸光纖15用于光源的入射光傳輸,信號接收光纖14用于樣品反射回的輸出光傳輸。光譜實時測量與顯示軟件操作流程如圖4所示打開光譜儀，將自動檢測光譜儀是否連接到上位機，當連接上上位機，并設置好積分時間和驅動頻率后，開始采集背景，等待采集背景完成后按照日期保存到上位機，然后下一步開始采集樣品信號，等待樣品信號采集完成后，對采集到的樣品信號進行默認數據處理，并與前一步采集到的背景信號進行對比，將對比結果得到的相對吸收量顯示給操作人員，由操作人員查看所測信號是否正確，是否需要繼續(xù)測量，當整個測量已經完成后，保存數據，停止顯示，最后便可以關閉光譜儀。以上所述，僅是本專利技術的一個較佳實例而已，并非對本專利技術作任何形式上的限制，凡是根據本專利技術的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本專利技術技術方案的范圍內。權利要求1.一種微型光纖光譜儀，其特征在于該光譜儀包括光源、Y型反射式光纖、入射狹縫、準直透鏡、平面衍射光柵、凹面反射鏡、線陣CCD、數據采集卡和上位機；所述光譜儀使用帶有三探頭的Y型反射式光纖傳輸激發(fā)光和樣品受激發(fā)后產生的熒光，具體設置如下第一探頭與光纖的光源發(fā)射端連接，第二探頭與照射樣品的端口連接，第三探頭與光纖的輸出光端口連接；光源發(fā)出的光首先經Y型反射式光纖上的第一探頭進入Y型反射式光纖，經第二探頭照射到樣品，樣品受激發(fā)后產生的熒光反射至Y型反射式光纖并經Y型反射式光纖上的第三探頭通過入射狹縫照射到準直透鏡上，經準直后的熒光再依次經平面衍射光柵、凹面反射鏡照射到線陣CCD，其中凹面反射鏡放置在平面衍射光柵的反射方向上，并在凹面反射鏡的會聚焦點處放置線陣CCD，線陣CCD的輸出端連接數據采集卡，數據采集卡連接上位機，線陣CCD接收到的樣品輸出信號經數據采集卡最后傳輸到上位機。2.根據權利要求I所述的微型光纖光譜儀，其特征在于所述Y型反射式光纖的用于照射樣品的一端的光纖包括內層的光源傳輸光纖和外層的信號接收光纖，光源傳輸光纖和信號接收光纖之間由內套層隔開，信號接收光纖外周包覆外套層；光源傳輸光纖用于光源的入射光傳輸，信號接收光纖用于樣品反射回的輸出光傳輸。3.根據權利要求I所述的微型光纖光譜儀，其特征在于將實時采集的樣品信號與背景信號進行對比，消除了背景的不同光譜分布和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微型光纖光譜儀，其特征在于該光譜儀包括光源、Y型反射式光纖、入射狹縫、準直透鏡、平面衍射光柵、凹面反射鏡、線陣CCD、數據采集卡和上位機；所述光譜儀使用帶有三探頭的Y型反射式光纖傳輸激發(fā)光和樣品受激發(fā)后產生的熒光，具體設置如下：第一探頭與光纖的光源發(fā)射端連接，第二探頭與照射樣品的端口連接，第三探頭與光纖的輸出光端口連接；光源發(fā)出的光首先經Y型反射式光纖上的第一探頭進入Y型反射式光纖，經第二探頭照射到樣品，樣品受激發(fā)后產生的熒光反射至Y型反射式光纖并經Y型反射式光纖上的第三探頭通過入射狹縫照射到準直透鏡上，經準直后的熒光再依次經平面衍射光柵、凹面反射鏡照射到線陣CCD，其中凹面反射鏡放置在平面衍射光柵的反射方向上，并在凹面反射鏡的會聚焦點處放置線陣CCD，線陣CCD的輸出端連接數據采集卡，數據采集卡連接上位機，線陣CCD接收到的樣品輸出信號經數據采集卡最后傳輸到上位機。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孫杰，郭清剛，張俊，趙安兵，
申請(專利權)人：天津理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：