CN209132155U - 光谱仪及水质检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光谱仪及一种水质检测装置，上述光谱仪包括：壳体、第一准直镜、第一光栅、第二准直镜、第二光栅、成像反射镜和阵列探测器，第一准直镜、第一光栅、第二准直镜和第二光栅分别角度可调地安装在壳体内，壳体上设有用于第一光束入射的第一光入射口和用于第二光束入射的第二光入射口，第一准直镜、第一光栅和成像反射镜沿第一光束的光路依次设置，以使第一光束在阵列探测器上形成第一光谱；第二准直镜、第二光栅和成像反射镜沿第二光束的光路依次设置，以使第二光束在阵列探测器上形成第二光谱，上述光谱仪可有效将对各路光束检测所形成的各光谱图分离且生产成本低，上述水质检测装置具有较高的检测准确率且生产成本较低。

Description

光谱仪及水质检测装置

技术领域

本实用新型涉及光学设备技术领域，特别是涉及一种光谱仪及一种水质检测装置。

背景技术

目前，光谱仪可分为单通道光谱仪和双通道光谱仪，单通道光谱仪每次只能对单路光束进行检测，如需对双路光束进行检测，则需分开两次进行，这导致单通道光谱仪对每路光束的对比检测容易出现误差，而双通道光谱仪则可克服单通道光谱仪的上述缺陷，但传统的双通道光谱仪对各路光束检测所形成的各光谱图容易发生重合，导致难以准确地对各光谱图进行对比分析，为此，传统的双通道光谱仪需要设置柱面镜将各光谱图相互分离，才能清晰地对各光谱图进行对比分析，但这无疑会导致传统的双通道光谱仪的生产成本较高。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的双通道光谱仪的生产成本高的技术问题，提供一种光谱仪和一种水质检测装置。上述光谱仪可同时对至少两路光束进行检测，且有效将对各路光束检测所形成的各光谱图分离，从而能清晰地对各光谱图进行对比分析，有效提高测量结果的准确性，且上述光谱仪的生产成本较低；上述水质检测装置具有较高的检测准确率且生产成本较低。

为实现上述目的，本实用新型提供一种光谱仪，所述的光谱仪包括：壳体、第一准直镜、第一光栅、第二准直镜、第二光栅、成像反射镜和阵列探测器，所述第一准直镜、所述第一光栅、所述第二准直镜和所述第二光栅分别角度可调地安装在所述壳体内，所述壳体上设有用于第一光束入射的第一光入射口和用于第二光束入射的第二光入射口，所述第一准直镜、所述第一光栅和所述成像反射镜沿所述第一光束的光路依次设置，以使所述第一光束在所述阵列探测器上形成第一光谱；所述第二准直镜、所述第二光栅和所述成像反射镜沿所述第二光束的光路依次设置，以使所述第二光束在所述阵列探测器上形成第二光谱。

上述光谱仪与背景技术相比，至少具有以下有益效果：第一光束从第一光入射口进入壳体内，以后依次经过第一准直镜、第一光栅和成像反射镜形成第一光路，最后在阵列探测器上形成第一光谱；第二光束从第二光入射口进入壳体内，以后依次经过第二准直镜、第二光栅和成像反射镜形成第二光路，最后在阵列探测器上形成第二光谱；第一光路和第二光路相互分离，从而使第一光路和第二光路不会发生干涉，同时通过调节第一准直镜、第一光栅、第二准直镜和第二光栅的角度，可实现第一光谱和第二光谱完全分离，以使第一光谱和第二光谱之间没有串扰，从而能清晰地对第一光谱和第二光谱进行对比分析，有效提高测量结果的准确性；再者，上述光谱仪不需使用柱面镜即可将第一光谱和第二光谱分离，有效节省上述光谱仪生产成本。

在其中一实施例中，所述第一准直镜与所述第二准直镜以所述成像反射镜的中垂面为对称中心相互对称布置，所述第一光栅与所述第二光栅以所述成像反射镜的中垂面为对称中心相互对称布置。上述设置更便于通过调节第一准直镜、第一光栅、第二准直镜和第二光栅的角度，使第一光谱和第二光谱完全分离。

在其中一实施例中，所述第一光入射口和所述第二光入射口上分别安装狭缝片。可通过改变狭缝片的缝宽以使所形成的第一光谱和第二光谱的分辨率达到所需要求。

在其中一实施例中，所述阵列探测器上设有用于将所述第一光谱与所述第二光谱分隔的挡光板。上述挡光板避免了第一光谱和第二光谱的串扰与混叠，从而进一步保证能清晰地对第一光谱和第二光谱进行对比分析，进而进一步提高测量结果的准确性。

在其中一实施例中，所述阵列探测器为线阵列探测器。采用线阵列探测器能进一步降低上述光谱仪的生产成本。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种水质检测装置，所述水质探测装置包括光源组件、第一样品区、第二样品区、第一光耦合组件、第二光耦合组件和上述光谱仪，所述光源组件分别向所述第一样品区和所述第二样品区投射平行光，所述平行光穿过所述第一样品区后形成所述第一光束，所述第一光耦合组件的一端用于接收所述第一光束，所述平行光穿过所述第二样品区后形成所述第二光束，所述第一光耦合组件的另一端与所述第一光入射口连接，所述第二光耦合组件的一端用于接收所述第二光束，所述第二光耦合组件的另一端与所述第二光入射口连接。

上述水质检测装置通过采用上述光谱仪对水样进行对比检测，可使得水质检测装置具有较高的检测准确率且生产成本较低。

在其中一实施例中，所述光源组件包括反射镜和灯泡，所述灯泡发出的光线经所述反射镜反射形成所述平行光。

在其中一实施例中，所述灯泡可为氘灯、卤素灯、LED灯或者氙灯。

在其中一实施例中，所述第一光耦合组件包括第一聚光镜和第一光纤，所述第二光耦合组件包括第二聚光镜和第二光纤，所述第一光束经过第一聚光镜聚光后进入所述第一光纤的一端，所述第一光纤的另一端与所述第一光入射口连接，所述第二光束经过第二聚光镜聚光后进入所述第二光纤的一端，所述第二光纤的另一端与所述第二光入射口连接。

在其中一实施例中，所述第一聚光镜可为单透镜、双胶合透镜或者自聚焦透镜，所述第二聚光镜可为单透镜、双胶合透镜或者自聚焦透镜。

附图说明

图1为本实用新型一实施例所述的光谱仪的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例所述的水质检测装置的结构示意图。

10、光谱仪，11、第一准直镜，12、第一光栅，13、第二准直镜，14、第二光栅，15、成像反射镜，16、阵列探测器，161、挡光板，20、光源组件，21、反射镜，22、灯泡，30、第一样品区，40、第二样品区，50、第一光耦合组件，51、第一聚光镜，52、第一光纤，60、第二光耦合组件，61、第二聚光镜，62、第二光纤，70、第一光束，80、第二光束。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1所示，一种光谱仪10，包括：壳体(图1中并未示出)、第一准直镜11、第一光栅12、第二准直镜13、第二光栅14、成像反射镜15和阵列探测器16。第一准直镜11、第一光栅12、第二准直镜13和第二光栅14分别角度可调地安装在壳体内，其中第一准直镜11、第一光栅12、第二准直镜13和第二光栅14可分别通过转轴安装在壳体内以实现各自的角度调节功能。壳体上设有用于第一光束入射的第一光入射口(图1中并未示出)和用于第二光束入射的第二光入射口(图1中并未示出)，第一准直镜11、第一光栅12和成像反射镜15沿第一光束70的光路依次设置，以使第一光束70在阵列探测器16上形成第一光谱；第二准直镜13、第二光栅14和成像反射镜15沿第二光束80的光路依次设置，以使第二光束80在阵列探测器16上形成第二光谱。上述阵列探测器16可为面阵列探测器16或线阵列探测器16，优选地，上述阵列探测器16为线阵列探测器16。

上述光谱仪10内部的光路走向如下：第一光束从第一光入射口进入壳体内，以后依次经过第一准直镜11、第一光栅12和成像反射镜15形成第一光路，最后在阵列探测器16上形成第一光谱；第二光束80从第二光入射口进入壳体内，以后依次经过第二准直镜13、第二光栅14和成像反射镜15形成第二光路，最后在阵列探测器16上形成第二光谱。由此可见，第一光路和第二光路相互分离，从而使第一光路和第二光路不会发生干涉，同时通过调节第一准直镜11、第一光栅12、第二准直镜13和第二光栅14的角度，可实现第一光谱和第二光谱完全分离，以使第一光谱和第二光谱之间没有串扰，从而能清晰地对第一光谱和第二光谱进行对比分析，有效提高测量结果的准确性；再者，上述光谱仪10不需使用柱面镜即可将第一光谱和第二光谱分离，有效节省上述光谱仪10生产成本；最后，上述光谱仪10中的阵列探测器16即可为面阵列探测器16，也可为线阵列探测器16，由于面阵列探测器16的成本远高于线阵列探测器16的成本，因此上述光谱仪10可优选使用线阵列探测器16，从而进一步降低上述光谱仪10的生产成本。

在一实施例中，第一准直镜11与第二准直镜13以成像反射镜15的中垂面为对称中心相互对称布置，第一光栅12与第二光栅14以成像反射镜15的中垂面为对称中心相互对称布置。上述设置更便于通过调节第一准直镜11、第一光栅12、第二准直镜13和第二光栅14的角度，以使第一光谱和第二光谱完全分离。

在一实施例中，第一光入射口和第二光入射口上分别安装狭缝片。可通过改变狭缝片的缝宽以使所形成的第一光谱和第二光谱的分辨率达到所需要求。

在一实施例中，阵列探测器16上设有用于将第一光谱与第二光谱分隔的挡光板161。上述挡光板161避免了第一光谱和第二光谱的串扰与混叠，从而进一步保证能清晰地对第一光谱和第二光谱进行对比分析，进而进一步提高测量结果的准确性。

如图2所示，一种水质检测装置，包括光源组件20、第一样品区30、第二样品区40、第一光耦合组件50、第二光耦合组件60和上述光谱仪10。光源组件20分别向第一样品区30和第二样品区40投射平行光，一束平行光穿过第一样品区30后形成上述第一光束，另一束平行光穿过第二样品区40后形成上述第二光束80。第一光耦合组件50的一端用于接收第一光束，第一光耦合组件50的另一端与第一光入射口连接。第二光耦合组件60的一端用于接收第二光束80，第二光耦合组件60的另一端与第二光入射口连接。

上述水质检测装置的工作过程如下：首先将待测水样置于第一样品区30内，将纯水置于第二样品区40内；然后光源组件20分别向第一样品区30和第二样品区40投射平行光，平行光穿过第一样品区30后形成探测光(即第一光束)，平行光穿过第二样品区40后形成参考光(即第二光束80)；探测光从第一样品区30穿出后经过第一光耦合组件50聚光后从光谱仪10的第一光入射口进入到光谱仪10内，探测光依次经过第一准直镜11、第一光栅12和成像反射镜15形成第一光路，最后在阵列探测器16上形成第一光谱；参考光从第二样品区40穿出后经过第二光耦合组件60聚光后从光谱仪10的第二光入射口进入到光谱仪10内，探测光依次经过第二准直镜13、第二光栅14和成像反射镜15形成第二光路，最后在阵列探测器16上形成第二光谱；最后，对第一光谱和第二光谱进行对比分析。

上述水质检测装置通过采用上述光谱仪10对水样进行对比检测，可使得上述水质检测装置具有较高的检测准确率且生产成本较低。

在一实施例中，光源组件20包括反射镜21和灯泡22，其中，该反射镜21为凹面反射镜21，灯泡22发出的光线经反射镜21反射形成平行光。

在一实施例中，灯泡22可为氘灯、卤素灯、LED灯或者氙灯，优选地，该灯泡22为氙灯。

在一实施例中，第一光耦合组件50包括第一聚光镜51和第一光纤52。第二光耦合组件60包括第二聚光镜61和第二光纤62。为提高光束的通过率，第一光纤52和第二光纤62均选用紫外可见光纤。第一光束经过第一聚光镜51聚光后进入第一光纤52的一端，第一光纤52的另一端与第一光入射口连接，第二光束80经过第二聚光镜61聚光后进入第二光纤62的一端，第二光纤62的另一端与第二光入射口连接。

在一实施例中，第一聚光镜51可为单透镜、双胶合透镜或者自聚焦透镜，第二聚光镜61可为单透镜、双胶合透镜或者自聚焦透镜。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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

Claims (10)

1.一种光谱仪，其特征在于，所述的光谱仪包括：壳体、第一准直镜、第一光栅、第二准直镜、第二光栅、成像反射镜和阵列探测器，所述第一准直镜、所述第一光栅、所述第二准直镜和所述第二光栅分别角度可调地安装在所述壳体内，所述壳体上设有用于第一光束入射的第一光入射口和用于第二光束入射的第二光入射口，所述第一准直镜、所述第一光栅和所述成像反射镜沿所述第一光束的光路依次设置，以使所述第一光束在所述阵列探测器上形成第一光谱；所述第二准直镜、所述第二光栅和所述成像反射镜沿所述第二光束的光路依次设置，以使所述第二光束在所述阵列探测器上形成第二光谱。

2.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述第一准直镜与所述第二准直镜以所述成像反射镜的中垂面为对称中心相互对称布置，所述第一光栅与所述第二光栅以所述成像反射镜的中垂面为对称中心相互对称布置。

3.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述第一光入射口和所述第二光入射口上分别安装狭缝片。

4.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述阵列探测器上设有用于将所述第一光谱与所述第二光谱分隔的挡光板。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光谱仪，其特征在于，所述阵列探测器为线阵列探测器。

6.一种水质检测装置，其特征在于，所述水质探测装置包括光源组件、第一样品区、第二样品区、第一光耦合组件、第二光耦合组件和如权利要求1-5任一项所述的光谱仪，所述光源组件分别向所述第一样品区和所述第二样品区投射平行光，所述平行光穿过所述第一样品区后形成所述第一光束，所述平行光穿过所述第二样品区后形成所述第二光束，所述第一光耦合组件的一端用于接收所述第一光束，所述第一光耦合组件的另一端与所述第一光入射口连接，所述第二光耦合组件的一端用于接收所述第二光束，所述第二光耦合组件的另一端与所述第二光入射口连接。

7.根据权利要求6所述的水质检测装置，其特征在于，所述光源组件包括反射镜和灯泡，所述灯泡发出的光线经所述反射镜反射形成所述平行光。

8.根据权利要求7所述的水质检测装置，其特征在于，所述灯泡可为氘灯、卤素灯、LED灯或者氙灯。

9.根据权利要求6所述的水质检测装置，其特征在于，所述第一光耦合组件包括第一聚光镜和第一光纤，所述第二光耦合组件包括第二聚光镜和第二光纤，所述第一光束经过第一聚光镜聚光后进入所述第一光纤的一端，所述第一光纤的另一端与所述第一光入射口连接，所述第二光束经过第二聚光镜聚光后进入所述第二光纤的一端，所述第二光纤的另一端与所述第二光入射口连接。

10.根据权利要求9所述的水质检测装置，其特征在于，所述第一聚光镜可为单透镜、双胶合透镜或者自聚焦透镜，所述第二聚光镜可为单透镜、双胶合透镜或者自聚焦透镜。