便携式近红外矿物分析仪制造技术

一种主要用于地质调查野外现场矿物分析的便携式近红外矿物分析仪，是由光学系统（１）、信号采集系统（２）和电脑（３）组成，其特征在于，光学系统（１）包括积分球（１１）和屏蔽罩（７），积分球（１１）上部设有样品口（１５），样品口（１５）外装有镀金薄板（１２），积分球（１１）内壁镀金，并在积分球（１１）内壁样品口（１５）周围贴有光学玻璃（１４）且该处球壁比其它地方薄，在积分球（１１）侧面中部设有出光口（１３），下面设有狭缝（１７），积分球（１１）通过螺栓与屏蔽罩（７）连成一体，在屏蔽罩（７）内装有反射镜（９）、（１０）和光栅（８），侧面设有入光狭缝（１６），在狭缝（１６）外通过支架（２４）装有光调制器（６）。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种主要用于地质调查野外现场进行矿物分析的光栅扫描近红外漫反射光谱分析仪器。
技术介绍
采矿业和地质调查行业的一个重要任务就是进行矿物成份分析。自然界中的矿物都是以一定的络合物形式存在，通过对这些络合物的检测就可以精确分析出矿物的组成成份和含量。目前常用的分析方法有化学分析法，光谱分析法等。而进一步深入了解矿物之间的微小差别时多用X射线衍射法和微探针分析法。现有用于此类分析的仪器都有一个共同的缺点是需要复杂的制作测试样品的过程和昂贵的制作设备，具有分析周期长，成本高，效率低的缺点。随着化学计量学的发展，使近红外技术完全能实现矿物成份分析。目前一些厂家生产的近红外光谱分析仪，主要应用于食品、石油、制药等行业。如中国产的Spectrumlab 400仪器，该仪器体积大，不适宜野外现场测试；CN 94101325.1公开的“电斩光水分分析仪”，该仪器为双光路结构，只能进行单一波长分析，不能实现野外现场岩矿石组分分析；ZL 96218361.X公开的“近红外石油组成分析仪”，该仪器基于透射原理设计，不能野外直接测试固体矿物。澳大利亚Integrated Spectronics Pty Ltd公司生产的PIMA(Portable Infrared Mineral Analyzer)仪器虽然可以进行野外矿物分析，但该仪器内部采用半球冠形设计，样品口设计在仪器的侧面，粉末样品侧面水平投放时常会使样品分布不均匀，测试不方便，测量前需要对传感器进行制冷过程，测试成本高，设备价格昂贵，难于维护。
技术实现思路
本技术旨在提供一种价格便宜，携带方便，不需制样，适于野外现场进行块状或粉末矿物样品的组成成份及其含量分析，且方便快捷的近红外光谱分析仪。本技术是通过以下方式实现的，光学系统1包括积分球11和屏蔽罩7，积分球11上部设有样品口15，样品口15外装有镀金薄板12，积分球11内壁镀金，并在积分球11内壁样品口15周围贴有光学玻璃14且该处球壁比其它地方薄，在积分球11侧面中部设有出光口13，下面设有狭缝17，积分球11通过螺栓与屏蔽罩7连成一体，在屏蔽罩7内装有反射镜9、10和光栅8，侧面设有入光狭缝16，在狭缝16外通过支架24装有光调制器6。本技术还可以通过以下方式实现，反射镜9、10中心对称，且与光栅8、狭缝16、17和光源4的中心设计在同一平面，光源4、聚焦透镜5、光调制器6、狭缝16和反射镜9的中心设计在同一水平线上；光调制器6包含了一个以上光分割器18和一个以上直流电机，光分割器18是在圆形金属板上等角度开出至少12个梯形过光口19，通过销子将光分割器18固定在直流电机的转动轴上，直流电机驱动光分割器18，使入射光变成强弱交替变化的光本技术的有益效果是价格便宜，携带方便，不需制样，不需要对传感器冷却，适于野外现场进行块状或粉末状矿物样品的组成成份分析。附图说明附图1是便携式近红外矿物分析仪侧视剖面图附图2是光分割器结构示意图附图3是便携式近红外矿物分析仪构成框图附图4是便携式近红外矿物分析仪采集、处理框图1.光学系统，2.信号采集系统，3.电脑，4.光源，5.聚焦透镜，6.光调制器，7.屏蔽罩，8.光栅，9、10.反射镜，11.积分球，12.镀金薄板，13.出光口，14.光学玻璃，15.样品口，16、17.狭缝，18.光分割器，19.过光口，20.信号调理模块，21.数据采集模块，22.中心控制单元，23.传感器，24、25支架，26底版。具体实施方式以下结合附图对本技术进一步详细说明。光源4为钨卤素灯，聚焦透镜5由3片凸透镜组成，光源4、光调制器6分别通过螺丝固定在支架25、24上，支架24、25分别焊接在底版26上，光调制器6紧靠屏蔽罩7侧面狭缝16的外面，并保证光源4和聚焦透镜5的中心与光调制器6、屏蔽罩7侧面狭缝16、反射镜9的中心在同一水平线上；反射镜9和10中心对称，光栅8、反射镜9、10通过螺丝固定在屏蔽罩7的内侧壁和内底面上，光栅8是300线的闪耀光栅，它与反射镜9、10、狭缝16、17和光源4的中心设计在同一个水平面上，使自然光分解为按序排列的各级光谱。屏蔽罩7可挡住外界杂散光和灰尘进入光学系统，在装配时应保证积分球11的球心正对着狭缝17。光调制器6是由光分割器18和直流电机组成，光分割器18是在圆形金属板上等角度开出12个梯形过光口19，光分割器18通过销子固定在直流电机的转动轴上，直流电机根据中心控制单元22给出驱动光调制器6的指令，光调制器6通过电压为12V的直流电机驱动光分割器18，使光分割器18上的过光口19交替变换，使入射光调制为480Hz强弱变化的光。积分球11通过螺栓与屏蔽罩7连接，且积分球11下面狭缝与屏蔽罩7上部狭缝为同一个狭缝17，积分球11上部设有样品口15，样品口15外装有镀金薄板12，用于系统校正，测试样品时再把它移开。积分球11内壁镀金，并在其内壁样品口15的周围贴有光学玻璃14，以防止灰尘落入积分球11内，且在贴有光学玻璃14处的球壁比其它地方薄。在积分球11的侧面中部设有出光口13，传感器23设置在出光口13内，传感器23的两管脚焊在电路板上，电路板用螺丝固定在积分球11外壳上。传感器(18)为PbS传感器，传感器23和信号调理模块20用双绞线相连，利用信号调理模块20对信号进行滤波处理，得到信噪比较高的直流电信号。直流电信号通过双绞线送到数据采集模块21，数据采集模块21和中心控制单元22设计在一个电路板上，通过通讯线与电脑3相连。中心控制单元22是以89C2051为核心的微控制器，它负责仪器基本功能的实现。本技术的工作过程是，当电源给光源4供电使其发光，光线透过聚焦透镜5聚焦后，经光调制器6调制。使入射光调制为480Hz后的光斑透过屏蔽罩7侧面狭缝16照射在反射镜9上。反射镜9改变了光线的方向，使其照在光栅8上，光栅8对光线进行分光，在中心控制单元22的控制下使所需波段的光线折射到反射镜10上，经反光镜10反射的光线通过屏蔽罩7上部的狭缝17进入积分球11后，经光学玻璃14、样品口15照在样品上，样品满反射回来的近红外光线经过积分球11均匀后一部分光经出光口13照在传感器23上，测出由被测物表面漫反射回来的近红外线光的强度，由传感器23将光强度信号转变为电信号。该电信号由信号调理模块20处理后滤掉了噪声，得到信噪比很高的直流电信号，该电信号经过数据采集模块21转变为数字信号，由中心控制单元22的通讯端口送往电脑3。经电脑3处理即可分析出样品的成份和各成份的含量。当测试粉末或液体样品时，可把样品装到样品池里后放在样品口15上即可测试，固体样品可以直接放在样品口上。权利要求1.一种主要用于地质调查野外现场矿物分析的便携式近红外矿物分析仪，是由光学系统(1)、信号采集系统(2)和电脑(3)组成，其特征在于，光学系统(1)包括积分球(11)和屏蔽罩(7)，积分球(11)上部设有样品口(15)，样品口(15)外装有镀金薄板(12)，积分球(11)内壁镀金，并在积分球(11)内壁样品口(15)周围贴有光学玻璃(14)且该处球壁比其它地方薄，在积分球(11)侧面中部设有出光口(13)，下面设有狭缝(17)，积分球(1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林君，占细雄，王智红，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：