一种用于近红外光谱分析仪的液体检测装置及其检测方法

摘要

本发明公开了一种用于近红外光谱分析仪的液体检测装置及其检测方法，装置包括样品试管、内通光孔、半透半反镜片、样品通道探测器和空气通道探测器，所述内通光孔、半透半反镜片和样品通道探测器布置在一条直线上组成样品测试光路，所述空气通道探测器设置在半透半反镜片的一侧，用于接收半透半反镜片的反射光；在检测时，样品试管放置在半透半反镜片和样品通道探测器之间的样品测试光路上。方法是以透射光路的方式，通过样品通道探测器分别采集初始采样值和当前采样值来实现对物质含量的检测。通过建立上述的样品测试光路，可以实现对液体的检测，具有自动化程度高、测量准确的优点。

说明书

技术领域

本发明属于近红外光谱分析仪研究领域，具体涉及一种用于近红外光谱分析仪的液体检测装置及其检测方法。

背景技术

近红外(NIR)光谱检测技术是近年来发展较为迅速的一种高新分析测试技术,与传统分析技术相比，近红外光谱分析仪具有无损检测、分析效率高、分析速度快、分析成本低、重现性好等独特优势。

近红外分析主要是利用被测物体表面对固定波长近红外光的吸收特性来进行各种物质含量的分析。目前的近红外光谱分析主要用于饲料、土壤等固体物质的含量检测，对液体检测不能达到很好的效果。

为此，寻求一种可用于近红外光谱分析仪，且能进行液体检测的装置及方法具有重要研究价值。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于近红外光谱分析仪的液体检测装置，该装置将原有的漫反射光路改为透射光路，通过与近红外光谱分析仪相连，实现了对液体的物质检测。

本发明的另一个目的在于提供一种基于上述液体检测装置的液体检测方法，该方法具有检测准确、控制简单的优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于近红外光谱分析仪的液体检测装置，包括样品试管、内通光孔、半透半反镜片、样品通道探测器和空气通道探测器，所述内通光孔、半透半反镜片和样品通道探测器布置在一条直线上组成样品测试光路，所述空气通道探测器设置在半透半反镜片的一侧，用于接收半透半反镜片的反射光；在检测时，样品试 管放置在半透半反镜片和样品通道探测器之间的样品测试光路上。本发明通过建立上述的样品测试光路，可以实现对液体的检测。

优选的，所述液体检测装置还包括一暗箱，在暗箱上部设有用于放入样品试管的上板样品口，在暗箱上与内通光孔相对应位置设有外通光孔。通过设置所述暗箱，可以减少环境光线的干扰，有效提高检测精度。

优选的，所述样品试管安装在一样品试管支架上，样品试管支架可在水平方向旋转。通过样品支架的旋转，可带动样品试管的旋转，进而可以在要检测时将样品试管旋转到测试光路上，在待机时，将样品试管移到测试光路的一侧。

更进一步的，所述样品试管支架的旋转轴与一步进电机的转轴相连。从而可通过控制步进电机的转动来控制样品试管支架的旋转角度，并最后调整样品试管的位置。

更进一步的，在样品试管支架旋转轨迹上设有一用于检测样品试管支架位置的霍尔传感器，所述霍尔传感器与一位置控制器连接，所述位置控制器与步进电机相连。通过步进电机与霍尔传感器的联合控制，可以精确定位样品试管的位置，减少检测时因旋转角度问题而带来的测量误差。

具体的，所述液体检测装置包括底座，以及固定在底座上的第一支架，所述第一支架内部中空，半透半反镜片安装在其内部，内通光孔设置在第一支架一侧，与半透半反镜片光轴方向成45度角，在第一支架另一侧开有用于安装空气通道探测器的第一安装孔。

更进一步的，所述底座上还设有第二支架，所述步进电机固定在第二支架顶板下方，霍尔传感器设置在第二支架顶板上方；步进电机的转轴穿过第二支架顶板后与样品试管支架连接；在靠近第一支架的一侧，第二支架上设有一用于安装样品通道探测器的固定板。

一种基于上述液体检测装置的液体检测方法，包括步骤：

(1)在待机状态，近红外检测光源发射近红外检测光到半透半反镜片，之后光分为两路，一部分光通过反射进入空气通道探测器，一部分光透过半透半反镜片向内直接照射到样品通道探测器，样品通道探测器记录初始采样值；

(2)将样品试管安装在一样品试管支架上，发送控制信号到步进电机，步进电机控制样品试管支架旋转，进而带动样品试管转动到半透半反镜片和样品通道探测器之间的样品测试光路上；

(3)在检测状态，近红外检测光源发射近红外检测光到半透半反镜片，之后光分为两路，一部分光通过反射进入空气通道探测器，一部分光透过半透半反镜片向内照射到样品试管，检测光线通过样品试管及样品后发生了吸收现象，通过样品试管及样品后的透射光线进入样品通道探测器，样品通道探测器记录当前采样值；

(4)样品通道探测器根据初始采样值以及当前采样值来实现对物质含量的检测。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明将原有光路进行改进，将原有的漫反射光路改为透射光路，从而可以实现对液体的物质检测功能。

2、本发明将检测环境改为暗箱内部，减少外部光线干扰，有效提高了检测精度。

3、本发明采用步进电机与霍尔传感器联合控制样品试管的旋转，保证了样品试管池旋转位置的精确度，减少了检测时因旋转角度问题而带来的测量误差。

附图说明

图1为本实施例暗箱外观示意图；

图2为本实施例待机状态的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本实施例检测状态的结构示意图；

图5为本实施例样品检测的光路示意图。

图1-图5中：1-上板样品口；2-外通光孔；3-样品试管；4-样品试管支架； 5-样品通道探测器；6-步进电机；7-半透半反镜片；8-内通光孔；9-空气通道探测器；10-霍尔传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参见图1-4，本实施例所述一种用于近红外光谱分析仪的液体检测装置，包括暗箱和设置在暗箱内部的其他装置。所述暗箱上设有上板样品口1和外通光孔2。在暗箱内部包括：内通光孔8、半透半反镜片7、样品试管3、样品试管支架4、步进电机6、霍尔传感器10、样品通道探测器5和空气通道探测器9。

结合图5，本实施例中，外通光孔2、内通光孔8、半透半反镜片7和样品通道探测器5布置在一条直线上组成样品测试光路，空气通道探测器9布置在与样品测试光路垂直的方向上。

样品试管3安装在样品试管支架4上，样品试管支架的旋转轴与一步进电机的转轴相连，在样品试管支架旋转轨迹上设有一用于检测样品试管支架位置的霍尔传感器，所述霍尔传感器与一位置控制器连接，所述位置控制器与步进电机相连。霍尔传感器10判断样品试管支架4的位置，然后位置控制器通过步进电机6控制样品试管支架4的移动，从而带动样品试管3移动。

所述近红外光谱分析仪的液体检测装置包括待机状态和检测状态。待机状态如图2所示，检测样品通过上板样品口1放置在样品试管3中，样品试管3与样品检测光路并未在一条直线上；之后步进电机6通过带动样品试管支架4转动，将样品由上板样品口1处转动至模块中间检测位置，状态如图4所示。

检测状态时，近红外检测光线首先通过外通光孔2进入检测模块内部，然后通过内通光孔8到达半透半反镜片7，之后光线分为两路，小部分光线通过反射进入空气通道探测器9；大部分光线透过半透半反镜片7向内照射到样品试管3，检测光线通过样品试管3及样品后发生了吸收现象，通过样品试管及样品后的透射光线进入样品通道探测器5，如图5样品检测的光路示意图所示。通过比对样品通道探测器5在待机状态和检测状态两次测试数据来实现对物质含量的检测。

以上所述实施例仅表达了发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。