新型近红外光谱检测仪的制作方法

1.本实用新型涉及检测设备技术领域，特别是一种新型近红外光谱检测仪。


背景技术：

2.近红外光谱检测仪是一种能对物质进行包含成分检测分析的设备，用于液体成分检测的近红外光谱检测仪，其主要核心部件包括样品池、参比光路、近红外光源、光谱仪核心部件(包括具有采集和处理信号、并输出数据到液晶显示屏的主控板等，液晶显示屏通常安装在设备壳体的外上端后部)；具体工作时，近红外光谱检测仪的近红外光源发射头经光纤向样品池(比如透明石英器皿)内待检测物质(近红外光源分为两路，一路直接进入样品池作用于样品池液体样品，另一路作为参比光路输出到主控板比对信号输入端，后续主控板结合将经样品池样品返回的近红外光与参比光路作比对，进而得出样品的成分数据)，比如酸性液体物质等发射出红外光束(待检测液体物质从石英器皿进液端流入，出液端流出，实现在线循环检测液体成分的目的)，然后接收头经光纤接收近红外光线透射物体后返回的光线进行初步处理后、输出数据到主控板(小型pc机)内进行成分分析，进而得出检测的液体内所含的各物质成分(数据经液晶显示屏进行显示)。
3.随着检测技术的进步，现有用于液体成分检测的近红外光谱检测仪技术也得到了一定发展，比如我国专利号“200420110991.0”，专利名称”一种用于测量食醋中总酸含量的在线多通道近红外光谱仪”的授权专利，其内容记载到“可满足生产线的及时监测和指导生产的作用，通过大量食醋标准样品的建模，可以快速测量出未知样品中的特定组分含量”。上述可见，虽然对比专利实现了快速测量出未知样品中的特定组分含量等的优点，但是受到结构所限，和现有本领域用于液体成分检测的近红外光谱检测仪一样，还存在如下缺点，具体体现如下。其一：参比光路、近红外光源、光谱仪核心部件等统一安装在壳体外，实际上光谱仪核心部件的最佳工作温度是在16-25℃之间，超过该温度时，输入到光谱仪核心部件光谱数据的噪声会变大，进而会对最终的分析结果带来不利影响。其二：产生近红外光源的设备温度不受控、和室温一致，这样，会带来一个问题就是，由于，液体从生产线等流经样品池内时，温度并不能保证和室温一致，液体物质的红外光谱和近红外光源产生近红外光时的温度不一致，近红外光谱对温度非常敏感，同样的样品在不同的温度下检测时，检测的成分含量值会不同，所以，因为两者的温差相对较大，无法保证检测的稳定性和数据的一致性，也会对最终检测分析效果会带来不利影响。其三：光谱仪核心部件分析被检测的液体成分数据等时，没有考虑周围环境因素的影响，周围环境的温度和设备内温差较大时，也会影响检测的准确性和稳定性，导致检测的数据存在误差的可能。现有技术中，是通过在检测室内安装空调等解决上述问题，但是，采用空调方式为光谱仪核心部件降温等存在成本较高的缺点(空调价格较高、且同时为室内降温，所以运行成本也高)，而且空调降温会造成参比光路、近红外光源的温度降低，更无法保证和样品池内温度接近。综上，提供一种相对成本低，能结合环境温度做数据分析，且能分别控制壳体内不同设备温度，尽可能保证液体成分数据分析结果更精确的近红外光分析仪显得尤为必要。


技术实现要素：

4.为了克服现有近红外红外光谱仪因结构所限，存在如背景所述弊端，本实用新型提供了一种基于近红外红外光谱仪本体，将参比光路、近红外光源及光谱仪核心部件分为两个独立的部分，分别提供低温和可调高温(满足较高温度的液体在线监测)，且能实时输出环境温度数据到主控板，由此实现了成本相对低，工作可靠，且尽可能保证了液体成分数据分析结果更精确的新型近红外光谱检测仪。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.新型近红外光谱检测仪，包括近红外光谱检测仪本体、电源模块、温度传感器、液晶温度计、半导体制冷机构、电加热板，其特征在于，还具有第一温控电路和第二温控电路；所述近红外光谱检测仪本体的主控板及参比光路、近红外光源分别安装在壳体a及壳体b内，壳体a及壳体b分别安装在近红外光谱检测仪本体的外壳内，红外光谱检测仪本体的样品池安装在外壳外；所述电源模块、温度传感器、液晶温度计、第一温控电路和第二温控电路安装在元件盒内，液晶温度计的分体式探测头安装在样品池内下端；所述元件盒安装在外壳的外侧端；所述电加热板安装在壳体b内，半导体制冷机构安装在壳体a内；所述温度传感器的信号输出端和主控板的信号输入端电性连接，第一温控电路、第二温控电路的电源输出端和电加热板、半导体制冷机构的电源输入端分别电性连接。
7.进一步地，所述壳体a、壳体b之间，安装有隔热板。
8.进一步地，所述半导体制冷机构的热端位于外壳外。
9.进一步地，所述第一温控电路包括电性连接的继电器、热敏电阻、可调电阻、npn三极管和电阻，可调电阻一端和继电器正极电源输入端及控制电源输入端连接，热敏电阻一端和可调电阻另一端、电阻一端连接，电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，npn三极管发射极和热敏电阻另一端连接。
10.进一步地，所述第二温控电路包括电性连接的继电器、热敏电阻、可调电阻、npn三极管和继电器，热敏电阻一端和继电器正极电源输入端及控制电源输入端连接，热敏电阻另一端和可调电阻一端、电阻一端连接，电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，npn三极管发射极和可调电阻另一端连接。
11.进一步地，所述第一温控电路及第二温控电路的热敏电阻分别安装在壳体b、壳体a内。
12.本实用新型有益效果是：本新型基于近红外红外光谱仪本体，将参比光路、近红外光源及光谱仪核心部件分为两个独立的部分，分别经电加热板及第一温控电路等为参比光路、近红外光源提供恒定相对高温(满足较高温度的液体在线监测)，经第二温控电路及半导体制冷机构等为光谱仪核心部件提供低温，防止了光谱仪核心部件因温度过高、光谱数据噪声变大，液体物质的红外光谱和近红外光源产生近红外光时的温度不一致，还能实时监测周围环境温度，并输出数据到主控板，尽可能保证了最终检测分析数据的准确性。综上，本新型具有好的应用前景。
附图说明
13.以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。
14.图1、2是本实用新型结构示意图。
15.图3是本实用新型电路图。
具体实施方式
16.图1、2、3中所示，新型近红外光谱检测仪，包括具有样品池1、参比光路2、近红外光源3、液晶显示屏4、光谱仪核心部件5等的近红外光谱检测仪本体6，电源模块a1，温度传感器a2，液晶温度计a3，半导体制冷机构m，电加热板rl；液晶显示屏4安装在近红外光谱检测仪本体6外壳的后外上端中部，还具有第一温控电路7和第二温控电路8；所述光谱仪核心部件5及参比光路2、近红外光源3分别安装在两个密封壳体a9及密封壳体b10内，密封壳体b10及密封壳体a9前后分布分别安装在近红外光谱检测仪本体的外壳内前后端，样品池1安装在外壳左端外；所述电源模块a1、温度传感器a2、液晶温度计a3、第一温控电路7和第二温控电路8安装在元件盒11内电路板上，温度传感器a2的探测头位于元件盒11外侧端，液晶温度计a3的分体式探测头12安装在样品池4内下端；所述元件盒11安装在外壳的右外侧端中部；所述电加热板rl安装在密封壳体b10内前后端，外壳后右侧端及壳体a9的后侧端分别有个开孔，半导体制冷机构m安装在壳体a9内右部，半导体制冷机构m的热端位于外壳及壳体a9后侧端外(外壳开孔和半导体制冷机构的外侧端用密封胶密封)。
17.图1、2、3中所示，壳体a9、壳体b10(铜制材质)之间，外壳内安装有一只隔热板13将壳体a9、壳体b10完全物理分开。第一温控电路包括经导线连接的继电器k、热敏电阻rt、可调电阻r1、npn三极管q和电阻r2，可调电阻r1一端和继电器k正极电源输入端及控制电源输入端连接，热敏电阻rt一端和可调电阻r1另一端、电阻r2一端连接，电阻r2另一端和npn三极管q基极连接，npn三极管q集电极和继电器k负极电源输入端连接，npn三极管q发射极和热敏电阻rt另一端连接。第二温控电路包括经导线连接的继电器k1、热敏电阻rt1、可调电阻r3、npn三极管q1和电阻r4，热敏电阻rt1一端和继电器k1正极电源输入端及控制电源输入端连接，热敏电阻rt1另一端和可调电阻r3一端、电阻r4一端连接，电阻r4另一端和npn三极管q1基极连接，npn三极管q1集电极和继电器k1负极电源输入端连接，npn三极管q1发射极和可调电阻r3另一端连接。第一温控电路及第二温控电路的热敏电阻rt及rt1分别安装在壳体b10、壳体a9内上端，和两只热敏电阻rt及rt1连接的导线经由壳体b10、壳体a9上端开孔向外引出，开孔用密封胶密封。电源模块a1的电源输入端1及2脚和交流220v电源经导线连接，电源模块a1的电源输出端3及4脚和近红外光谱检测仪本体的电源输入端、温度传感器a2的电源输入端1及2脚、液晶温度计a3的电源输入端1及2脚、第一温控电路的电源输入端继电器k正极电源输入端及npn三极管q发射极、第二温控电路的电源输入端继电器k1正极电源输入端及npn三极管q1发射极分别经导线连接，温度传感器a2的信号输出端3脚和主控板的其中一路信号输入端经导线连接，第一温控电路的电源输出端继电器k常开触点端及npn三极管q发射极、第二温控电路的电源输出端继电器k1常开触点端及npn三极管q1发射极和电加热板rl、半导体制冷机构m的电源输入两端分别经导线连接。
18.图1、2、3中所示，220v交流电源进入电源模块a1的电源输入端后，电源模块a1得3及4脚会输出稳定的直流12v电源进入近红外光谱检测仪本体、温度传感器a2、液晶温度计a3、第一温控电路、第二温控电路的电源输入端，上述用电设备得电工作。近红外红外光谱仪本体6得电后，近红外光谱检测仪本体的近红外光源3发射头经光纤会向样品池4(比如透明石英器皿)内待检测物质(近红外光源分为两路，一路直接进入样品池作用于样品池液体
样品，另一路作为参比光路2输出到主控板比对信号输入端，后续主控板结合经样品池样品返回的近红外光与参比光路作比对，进而得出样品的成分数据)，比如向酸性液体物质等发射出红外光束(待检测液体物质从石英器皿进液端流入，出液端流出，实现在线循环检测液体成分的目的)，然后接收头经光纤接收近红外光线透射物体后返回的光线进行初步处理后、输出数据到主控板(小型pc机)内进行成分分析，进而得出被检测的液体内所含的物质各成分(数据经液晶显示屏进行显示)。液晶温度计a3得电后，其会实时监测样品池内液体的温度，检测人员根据液晶温度计a3(显示界面位于元件盒前端开孔外)显示的温度，就可对应性调节第一温控电路的可调电阻r1设定壳体b内的温度、使得壳体b内温度尽可能接近样品池内的液体样品的温度。第一温控电路中，在壳体b内温度低于经可调电阻r1设定的温度时(比如低于35℃，壳体b内温度越高、热敏电阻rt的电阻值越低分压越小，反之分压越大)，12v电源经热敏电阻rt及可调电阻r1分压，电阻r2降压限流后进入npn三极管q基极高于0.7v，npn三极管q导通集电极输出低电平进入继电器k负极电源输入端，继电器k得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而，电加热板rl得电发热对壳体b内进行加热；在壳体b内温度高于经可调电阻r1设定的温度时(比如高于35℃)，12v电源经热敏电阻rt及可调电阻r1分压，电阻r2降压限流后进入npn三极管q基极低于0.7v，npn三极管q截止集电极不再输出低电平进入继电器k负极电源输入端，继电器k失电不再吸合其控制电源输入端和常开触点端开路，进而，电加热板rl失电不再发热对壳体b内进行加热。通过上述，本新型应用中检测人员就能调节壳体b内温度接近样品池内的样品温度，使得被检测液体物质的红外光谱和近红外光源产生近红外光时的温度尽可能一致，由于两者的温差相对很小，保证了检测的稳定性和数据的一致性，对最终获得真实检测分析数据起到了技术支持。
19.图1、2、3中所示，第二温控电路中，在壳体a内温度高于经可调电阻r3设定的温度时(比如高于16℃，壳体a内温度越高、热敏电阻rt的电阻值越低分压越小，反之分压越大)，12v电源经热敏电阻rt1及可调电阻r3分压，电阻r4降压限流后进入npn三极管q1基极高于0.7v，npn三极管q1导通集电极输出低电平进入继电器k1负极电源输入端，继电器k1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，进而，半导体制冷机构m得电工作，对壳体a内进行降温(半导体制冷机构m得电其冷端产生冷量降低壳体a的温度，半导体制冷机构m热端产生的高温经其热端散热风扇向外排出)；在壳体a内温度低于经可调电阻r3设定的温度时，12v电源经热敏电阻rt1及可调电阻r3分压，电阻r4降压限流后进入npn三极管q1基极低于0.7v，npn三极管q1截止其集电极不再输出低电平进入继电器k1负极电源输入端，继电器k1失电不再吸合其控制电源输入端和常开触点端开路，进而，半导体制冷机构m不再得电工作，壳体a内保持设定的相对低温。本新型中，温度传感器a2得电后其探测头受到周围环境影响3脚会输出动态变化电压信号到主控板温度信号输入端，这样，主控板分析数据时就能结合环境温度数据做参照，对环境温度的影响参数进行处理后再分析出检测液体的成分(需要说明的是，主控板集合温度信号影响进行物质分析处理是现有成熟的技术，比如网址链接https://bbs.instrument.com.cn/topic/269764_1？sortby＝desc就记载了相关技术，本技术并未对主控板分析温度信号的技术方案做任何保护)。通过上述，本新型由于满足了光谱仪核心部件的最佳工作温度，输入到光谱仪核心部件光谱数据的噪声会减少，对最终的分析结果影响大大降低，进一步保证了检测的稳定性和数据的一致性。
20.图1、2、3中所示，本新型中，检测人员把可调电阻r1的电阻值调节得相对大时、其
分压大，那么壳体b内温度相对低时，npn三极管q就会导通，也就是本新型的温度探测阈值设置变低；把可调电阻r1的电阻值调节得相对小时、其分压小，那么壳体b内温度相对高时，npn三极管q才会导通，也就是本新型的温度探测阈值设置变大。把可调电阻r3的电阻值调节得相对大时、其分压大，那么壳体a内温度相对低时，npn三极管q1就会导通，也就是本新型的温度探测阈值设置变低；把可调电阻r3的电阻值调节得相对小时、其分压小，那么壳体a内温度相对高时，npn三极管q1才会导通，也就是本新型的温度探测阈值设置变大。图2中，电源模块a1是型号220v/24v/3kw的交流220v转直流12v开关电源模块成品；继电器k、k1是dc24v继电器；热敏电阻rt及rt1是型号ntc103d的负温度系数热敏电阻；npn三极管q及q1型号是9013；电阻r2、r4阻值是47k；可调电阻r1、r3型号是470k(本实施例分别调节到100k、300k)；电加热板rl是工作电压直流12v、功率30w的ptc电加热板成品；半导体制冷机构m是工作电压直流12v、功率25w的半导体制冷设备成品；液晶温度计a3是具有分体式探测头及液晶显示屏型号hd-wd的数显温度计成品；温度传感器a2是型号pct300的温度变送器成品，其具有两个电源输入端、一个信号输出端，随检测温度不同，信号输出端会输出动态变化的电压信号、温度越高输出电压信号越高，反之越低。
21.本领域技术人员应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式，因此本技术的保护范围由权利要求书限定。

技术特征：
1.新型近红外光谱检测仪，包括近红外光谱检测仪本体、电源模块、温度传感器、液晶温度计、半导体制冷机构、电加热板，其特征在于，还具有第一温控电路和第二温控电路；所述近红外光谱检测仪本体的主控板及参比光路、近红外光源分别安装在壳体a及壳体b内，壳体a及壳体b分别安装在近红外光谱检测仪本体的外壳内，红外光谱检测仪本体的样品池安装在外壳外；所述电源模块、温度传感器、液晶温度计、第一温控电路和第二温控电路安装在元件盒内，液晶温度计的分体式探测头安装在样品池内下端；所述元件盒安装在外壳的外侧端；所述电加热板安装在壳体b内，半导体制冷机构安装在壳体a内；所述温度传感器的信号输出端和主控板的信号输入端电性连接，第一温控电路、第二温控电路的电源输出端和电加热板、半导体制冷机构的电源输入端分别电性连接。2.根据权利要求1所述的新型近红外光谱检测仪，其特征在于，壳体a、壳体b之间安装有隔热板。3.根据权利要求1所述的新型近红外光谱检测仪，其特征在于，半导体制冷机构的热端位于外壳外。4.根据权利要求1所述的新型近红外光谱检测仪，其特征在于，第一温控电路包括电性连接的继电器、热敏电阻、可调电阻、npn三极管和电阻，可调电阻一端和继电器正极电源输入端及控制电源输入端连接，热敏电阻一端和可调电阻另一端、电阻一端连接，电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，npn三极管发射极和热敏电阻另一端连接。5.根据权利要求1所述的新型近红外光谱检测仪，其特征在于，第二温控电路包括电性连接的继电器、热敏电阻、可调电阻、npn三极管和继电器，热敏电阻一端和继电器正极电源输入端及控制电源输入端连接，热敏电阻另一端和可调电阻一端、电阻一端连接，电阻另一端和npn三极管基极连接，npn三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，npn三极管发射极和可调电阻另一端连接。6.根据权利要求5所述的新型近红外光谱检测仪，其特征在于，第一温控电路及第二温控电路的热敏电阻分别安装在壳体b、壳体a内。

技术总结
新型近红外光谱检测仪，包括近红外光谱检测仪本体、电源模块、温度传感器、液晶温度计、半导体制冷机构、电加热板，还具有第一温控电路和第二温控电路；近红外光谱检测仪本体的主控板及参比光路、近红外光源分别安装在壳体A及壳体B内，壳体A及壳体B分别安装在近红外光谱检测仪本体的外壳内，样品池安装在外壳外；电源模块、温度传感器、液晶温度计、第一温控电路和第二温控电路安装在元件盒并电性连接。本新型防止了光谱仪核心部件因温度过高、光谱数据噪声变大，液体物质的红外光谱和近红外光源产生近红外光时的温度不一致，还能实时监测周围环境温度，并输出数据到主控板，保证了最终检测分析数据的准确性。本新型具有好的应用前景。景。景。


技术研发人员：韩春 王小天
受保护的技术使用者：苏州斌智科技有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/20