专利名称：一种红外光谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红外光谱仪，尤其涉及一种多腔体隔离式红外光谱仪，属于分析
仪器技术领域。
背景技术：
物质的光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，与其 它方法相比较，光谱分析由于对样品没有任何限制，它是公认的一种重要分析工具。在分子 构型和构象研究、化学化工、物理、能源、材料、天文、气象、遥感、环境、地质、生物、医学、药 物、农业、食品、法庭鉴定和工业过程控制等多方面的分析测定中都有十分广泛的应用。能 形成物质的光谱，能区分、分析、度量光谱的仪器统称光谱仪。光谱仪有多种类型，除在可见 光波段使用的光谱仪外，还有红外光谱仪和紫外光谱仪。目前，光谱仪内部都采用一体化结 构，光学仪器采用光栅或棱镜分光，通过机械扫描获得不同波长的光谱。红外光谱仪一般由 光学模块，电源模块和信号处理模块组成，集中放置于一体化腔体内。其结构决定了电源模 块中电气元件的发热会通过外壳传导给光学器件，使其局部温度上升较快，影响光学器件 的稳定性和测量精度，并且影响其使用寿命。因此，解决红外光谱仪中电气元件发热对光学 器件造成影响，降低其工作稳定性和测量精度的技术问题十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外光谱仪，能大大减小光谱仪内的电气元件工作时
的热量传导给光学器件，影响其稳定性、测量精度和使用寿命的技术难题。 本发明的目的通过以下技术方案予以实现 该红外光谱仪包括光学模块1，电源模块2和信号处理模块3三个部分，其中光学 模块1包括光路部分4和采样孔5，所述的电源模块2与光学模块1、信号处理模块3相连， 为其提供工作电源；光学模块1与信号处理模块3相连，两者进行各种信号的传递。为解决 电气元件发热对光学器件造成影响的技术问题，改变现有红外光谱仪一体化腔体的结构， 本发明设有三个腔体，以阻止电气元件发热传导给光学器件。光学模块1放置于光学腔体 6内、电源模块2放置于电源腔体7内、信号处理模块3放置于信号处理腔体8内。三个腔 体相互独立，信号处理腔体8位于电源腔体7和光学腔体6之间，各腔体之间用隔板19隔 开，各腔体之间的连接导线24通过设置在隔板19上的连接器25连接。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现 该红外光谱仪还包括恒温控制装置9，位于光学腔体6内，对光学腔体6的环境温 度进行恒温控制，以提高光学器件工作的稳定性。 前述红外光谱仪光路部分4包括光学传感器部分IO，光学控制器11。所述信号处 理模块3包括处理器A12，处理器B13，放大器A14，放大器B15，放大器C16。为了提高光学 器件工作的稳定性，在光学腔体6内加入的恒温控制装置9包括控温器件17，放大器D18。 以上各部分的电路连接关系如下所述光学传感器部分10通过放大器A14与处理器A12连
3接，将其采集的样品信号传送给处理器A12，处理器A12与处理器B13通过双机通讯方式连 接。所述处理器B13通过放大器B15与光学控制器11连接，光学控制器11与光学传感器 部分10连接以控制其运动轨迹；所述光学控制器11还通过放大器C16与处理器B13连接， 将其工作状态反馈给处理器B13。所述光学传感器部分10还通过放大器D18与处理器B13 连接，将其温度信号传送给处理器B13，处理器B13与控温器件17连接，处理器B13根据接 受到的光学传感器部分10的温度信号进行运算后控制控温器件17的工作。
前述红外光谱仪的光学腔体6内壁设有无光黑色涂层，所述各腔体之间的隔板19 上设有隔热层20。该隔热层20为导热系数高的高分子材料隔热板。隔板19的周边设有密 封圈21。 前述红外光谱仪的电源腔体7内设有冷却装置，所述冷却装置包括设置在电源腔 体7腔体壁上的散热槽22、半导体冷却板23和冷却风扇26。 与现有技术相比，本发明的有益效果是将红外光谱仪腔体分成电源腔体7、信号 处理腔体8和光学腔体6，将光学模块1、电源模块2和信号处理模块3三部分隔离开来，并 在电源腔体7内设有包括散热槽22、半导体冷却板23和冷却风扇26构成的冷却装置，在各 腔体之间的隔板19上设有隔热层20，隔板19的周边设有密封圈21。上述措施大大减小了 电气元件工作时产生的热量对光学器件的传导，提高了红外光谱仪分析的准确性。本发明 还对光学模块采取恒温控制措施，以防止光学器件部位出现不均匀温度梯度，从而使系统 适应环境温度的能力更强，光谱测试更稳定，更准确。
图1是本发明的腔体结构图；
图2是本发明的电路结构图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是图3的I部放大图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。如图1 图4所示，本实施 例中红外光谱仪包括光学模块1，电源模块2，信号处理模块3三大部分，其中光学模块1包 括光路部分4，采样孔5和恒温控制装置9。电源模块2与光学模块1、信号处理模块3相 连，为其提供工作电源，光学模块1与信号处理模块3相连，两者进行各种信号的传递。光 谱仪工作时将样品放入采样区，光路部分4通过采样孔5将样品特性经过光散射后转换为 电信号再传输给信号处理模块3，信号处理模块3经过外处理后发出信号去控制光学器件 的运动，从而得到样品的光谱图形。 本实施例中红外光谱仪采用分腔体式的结构，设有从上而下排列的三个腔体，分 别为电源腔体7、信号处理腔体8和光学腔体6，各腔体之间用隔板19隔开，各腔体之间的 连接导线24通过设置在隔板19上的连接器25连接。光学模块1放置于光学腔体6内，电 源模块2放置于电源腔体7内，信号处理模块3放置于信号处理腔体8内，三个腔体相互独 立，将光学模块1，电源模块2和信号处理模块3三部分隔离开来。在电源腔体7内设有包 括散热槽22、半导体冷却板23和冷却风扇26构成的冷却装置，在各腔体之间的隔板19上设有隔热层20，该隔热层20采用导热系数高的高分子材料隔热板，如聚乙烯板或橡塑复合 板。隔板19的周边设有密封圈21，将三个腔体完全隔绝，以阻止电气元件发热传导给光学 器件，大大减小了电气元件工作时的热量对光学器件工作稳定性的影响；同时，在光学腔体 6的内壁设有无光黑色涂层，恒温控制装置9对光路部分做了恒温处理，以防止光学器件部 位出现不均匀温度梯度，从而使系统适应环境温度的能力更强，光谱测试更稳定，更准确。
该光谱仪内各部分电路连接关系如图2所示，前述红外光谱仪光路部分4包括光 学传感器部分IO，光学控制器11。信号处理模块3包括处理器A12，处理器B13，放大器 A14，放大器B15，放大器C16。位于光学腔体6内的恒温控制装置9包括控温器件17，放大 器D18。光学传感器部分10通过放大器A14与处理器A12连接，将其采集的样品信号通过 放大后传送给处理器A12，处理器A12与处理器B13通过双机串口通讯方式连接，进行数据 交换。处理器B13通过放大器B15与光学控制器11连接，光学控制器11与光学传感器部 分10连接，处理器B13将受到的信号进行运算并放大后传送给光学控制器11以进一步去 调整光学传感器件的位置，使其稳定地工作在线性工作状态。光学控制器11还通过放大器 C16与处理器B13连接，将其工作状态及时反馈给处理器B13。光学传感器部分10还通过 放大器D18与处理器B13连接，处理器B13与控温器件17连接，光学传感器部分10的温度 信号经放大后传送给处理器B13，处理器B13根据接受到的温度信号进行运算，当工作温度 超过或低于限定温度时，就通过控温器件17去调整光学传感器部分10周围的环境温度。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形 成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
权利要求
一种红外光谱仪，包括光学模块(1)，电源模块(2)和信号处理模块(3)三部分，光学模块(1)包括光路部分(4)和采样孔(5)，所述电源模块(2)与光学模块(1)、信号处理模块(3)相连，为其提供工作电源，光学模块(1)与信号处理模块(3)相连，其特征在于，红外光谱仪有三个腔体，光学模块(1)放置于光学腔体(6)内，电源模块(2)放置于电源腔体(7)内，信号处理模块(3)放置于信号处理腔体(8)内，三个腔体相互独立，信号处理腔体(8)位于电源腔体(7)和光学腔体(6)之间，各腔体之间用隔板(19)隔开，各腔体之间的连接导线(24)通过设置在隔板(19)上的连接器(25)连接。
2. 如权利要求l所述的红外光谱仪，其特征在于，还包括恒温控制装置(9)，位于光学 腔体(6)内，对光学腔体(6)的环境温度进行恒温控制，所述恒温控制装置(9)包括控温器 件(17)，放大器D(18)。
3. 如权利要求2所述的红外光谱仪，其特征在于，所述光路部分(4)包括光学传感器 部分(IO)，光学控制器(ll)，所述信号处理模块(3)包括处理器A(12)，处理器B(13)，放大 器A(14)，放大器B(15)，放大器C(16)，所述恒温控制装置(9)包括控温器件(17)，放大器 D(18);所述光学传感器部分(10)通过放大器A(14)与处理器A(12)连接，处理器A(12)与 处理器B(13)通过双机通讯方式连接；所述处理器B(13)通过放大器B(15)与光学控制器 (11)连接，光学控制器(11)与光学传感器部分(10)连接以控制其运动轨迹；所述光学控 制器(11)还通过放大器C(16)与处理器B(13)连接，将其工作状态反馈给处理器B(13); 所述光学传感器部分(10)还通过放大器D(18)与处理器B(13)连接，将其温度信号传送给 处理器B(13)，处理器B(13)与控温器件(17)连接，控制其工作。
4. 如权利要求l所述的红外光谱仪，其特征在于，所述光学腔体(6)的内壁设有无光黑 色涂层，所述各腔体之间的隔板(19)上设有隔热层(20)。
5. 如权利要求4所述的红外光谱仪，其特征在于，所述隔热层(20)为导热系数高的高 分子材料隔热板。
6. 如权利要求l所述的红外光谱仪，其特征在于，所述隔板(19)的周边设有密封圈 (21)。
7. 如权利要求l所述的红外光谱仪，其特征在于，所述电源腔体(7)内设有冷却装置， 所述冷却装置包括设置在电源腔体(7)腔体壁上的散热槽(22)、半导体冷却板(23)和冷却 风扇(26)。
全文摘要
本发明公开了一种红外光谱仪，该红外光谱仪包括光学模块1，电源模块2和信号处理模块3，电源模块2与光学模块1、信号处理模块3相连，为其提供工作电源；光学模块1与信号处理模块3相连，两者进行各种信号的传递。该红外光谱仪设有三个相互独立的腔体，分别为光学腔体6，电源腔体7、信号处理腔体8，三个模块分别设置在相应的腔体中，各腔体之间用隔板19隔开。光学腔体6的内壁设有无光黑色涂层，各腔体之间的隔板19上设有隔热层20，电源腔体7内设有冷却装置，以阻止电气元件发热传导给光学器件，避免电气元件发热对光学器件测量准确度、稳定性和使用寿命造成影响。
文档编号G01N21/35GK101713730SQ200910035850
公开日2010年5月26日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者严松, 唐明, 姚理觉, 沈春, 黄婷婷, 龙涛 申请人:江苏惠通集团有限责任公司