一种用于检测塑料种类的一体式快检仪的制作方法

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种用于检测塑料种类的一体式快检仪。

背景技术：

随着社会的发展，人们的环保意识逐渐提高，由于大量的不可降解的塑料样品造成白色污染，影响环境，为了解决这个问题，各省份纷纷出台限塑令，2020年海南也正式实施新禁塑令，禁止使用的塑料种类包括pe、pp、ps、pvc、eva、pet等非生物降解高分子材料的一次性膜、袋，替代使用的是pbat、pga、pla、pcl、pbs和淀粉基等可降解塑料。因此如何快速的鉴别塑料的种类，成为目前需要解决的问题。现阶段，塑料种类主要通过红外光谱仪或拉曼光谱仪进行检测，但这些设备存在有如下问题：体型较为庞大，加之设备比较笨重，只能在实验室里进行鉴定。且这些设备的反射附件通常是单独配备，不与检测仪主机固定连接，待到检测时才将反射附件取出放置于主机中，容易导致反射附件丢失。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供了一种用于检测塑料种类的一体式快检仪，通过推拉式结构将全反射附件固定于主机实现一体化，检测时通过内推全反射附件即可使其覆盖检测孔，无需用手进行按压，有效防止其跑偏现象，避免影响检测结果；同时也可避免全反射附件在不检测时随意放置容易遗失。该一体式快检仪体积小便于携带，能快速鉴别塑料种类。

一种用于检测塑料种类的一体式快检仪，包括主机和固定塑料样品的全反射附件；所述主机包括外壳体以及设于所述外壳体的第一电路板；在所述第一电路板上设有处理器和存储芯片；所述第一电路板通过usb线分别连接有红外光谱传感器模组和电源装置，通过hdmi线连接有触摸显示屏，通过软排线分别连接有电源按键和检测按键；

所述红外光谱传感器模组包括内壳体以及设于所述内壳体的红外光源、光电检测模块、可调滤波器、温度传感器、a/d转换器、微处理芯片、现场可编程阵列、电可擦只读存储；所述外壳体对应所述红外光源的发射位置设有检测孔；所述全反射附件通过推拉式结构覆盖所述检测孔；所述检测孔用于所述红外光源照射塑料样品，以及通过所述全反射附件反射的经塑料样品吸收后的红外光返回并被所述光电检测模块接收检测。

本发明的一个优选方案，其中：所述全反射附件为厚度为5-10mm的聚四氟乙烯片；所述全反射附件外嵌有保护套。

本发明的一个优选方案，其中：所述全反射附件为厚度为1-4mm的聚四氟乙烯片，和设于所述聚四氟乙烯片后方的反光镜；所述全反射附件外嵌有保护套。

本发明的一个优选方案，其中：所述检测孔外部周围通过推拉杆固定有所述全反射附件，通过内推所述推拉杆使所述全反射附件移动并按压塑料样品完全覆盖所述检测孔。

本发明的一个优选方案，其中：所述可调滤波器、光电检测模块平行设置，所述红外光源位于所述可调滤波器正前方；所述微处理芯片、温度传感器、a/d转换器、现场可编程阵列、电可擦只读存储均设于第二电路板上；所述微处理芯片分别与所述现场可编程阵列、电可擦只读存储、a/d转换器连接，并通过所述a/d转换器连接所述温度传感器、红外光源；所述现场可编程阵列通过所述a/d转换器连接所述可调滤波器、光电检测模块。

本发明的一个优选方案，其中：所述红外光源的波长为1550-1850nm；所述光电检测模块包括一个光电二极管，所述光电检测模块检测的范围包含所述红外光源的波段。

本发明的一个优选方案，其中：所述处理器为工作电压为5v、存储容量大于2gb的ram，且具有32gb内嵌式闪存存储器；所述闪存存储器存储有算法数据库和自主编码程序。

本发明的一个优选方案，其中：所述电源装置包括电源以及位于所述电源上方的电源板，两者通过电源线连接；所述第一电路板位于所述电源板上方，并通过usb线与所述电源板连接。

本发明的一个优选方案，其中：所述电源为充电式锂电池；所述电源板具有稳压直流电路。

本发明的一个优选方案，其中：所述外壳体由防水耐脏的材质制成，其表面为沙面；所述外壳体的宽度为5-10cm，长度为10-20cm，厚度为3-8cm。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：

本发明的一体式快检仪，通过红外光源照射固定于全反射附件上的塑料样品，塑料样品中某个基团的振动频率或转动频率和红外光源的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的红外光就被塑料样品吸收，通过对比激发光和散射光光强，就可实现5秒内快速鉴别可降解塑料和不可降解塑料的种类。且因其激发光的波段是区分不同种类塑料的窄波段，并非宽波段，故价格较为低廉。整个快检仪体积小巧，全反射附件和主机实现一体化，能单手握住进行操作。

进一步的，本发明的全反射附件分为两种：第一种是单一采用聚四氟乙烯片，通过限定其厚度为5-10mm，理论上可以将经塑料样品吸收后的红外光在聚四氟乙烯片内部的透射率降低至零，从而实现红外光的全部反射；第二种是聚四氟乙烯片与反光镜的组合，由于聚四氟乙烯片的厚度仅为1-4mm，因此红外光在其内部的反射会减少，反射率降低，透射率升高，此时通过额外在聚四氟乙烯片后方设置反光镜，反光镜可以将发生透射的少部分红外光全部阻挡并反射，以此来实现红外光的全部反射，更能进一步提高一体式快检仪的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，并不对本发明的范围进行限制。附图不按比例(除规定外)，并且旨在结合下面详细描述中的说明来使用。

图1为本发明提供的一体式快检仪结构示意图；

图2为本发明提供的一体式快检仪的主机结构框图；

图3为本发明提供的红外光谱传感器模组结构示意图；

图4为本发明提供的红外光谱传感器模组结构框图。

其中：外壳体1、电源2、电源板3、第一电路板4、处理器5、存储芯片6、红外光谱传感器模组7、第二电路板10、红外光源11、可调滤波器12、光电检测模块13、a/d转换器14、微处理芯片15、电可擦只读存储16、全反射附件17、推拉杆18。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面将结合本发明中的附图，提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1-图4所示，一种用于检测塑料种类的一体式快检仪，包括主机和固定塑料样品的全反射附件17；主机包括外壳体1以及设于外壳体1的第一电路板4；在第一电路板4上设有处理器5和存储芯片6，还设有用以实现功能的包括电阻、电容等电子元件。存储芯片6为扩展性的存储芯片，能扩大存储的容量，其作用是存储检测的结果。第一电路板4通过usb线分别连接有红外光谱传感器模组7和电源装置，通过hdmi线连接有触摸显示屏，通过软排线分别连接有电源按键和检测按键；

红外光谱传感器模组7包括内壳体以及设于内壳体的红外光源11、光电检测模块13、可调滤波器12、温度传感器、a/d转换器14、微处理芯片15、现场可编程阵列、电可擦只读存储16。外壳体1对应红外光源11的发射位置设有检测孔；全反射附件17通过推拉式结构覆盖检测孔，优选的方案是检测孔外部周围通过推拉杆18固定有全反射附件17，通过内推推拉杆18使全反射附件17移动并按压塑料样品完全覆盖检测孔。检测孔用于红外光源11照射塑料样品，以及通过全反射附件17反射的经塑料样品吸收后的红外光返回并被光电检测模块13接收检测。

具体的，本发明的外壳体1由防水耐脏的材质制成，其表面为沙面；外壳体1的宽度为5-10cm，长度为10-20cm，厚度为3-8cm。全反射附件17可分为两种：第一种是厚度为5-10mm的聚四氟乙烯片；第二种是厚度为1-4mm的聚四氟乙烯片，和设于聚四氟乙烯片后方的反光镜。上述两种全反射附件17外部均嵌有保护套。红外光源11的波长为1550-1850nm，相对现有的红外光谱仪来说其波段比较狭窄，要求低，成本少，且能满足目前市场可降解塑料和不可降解种类的鉴定。光电检测模块13包括一个光电二极管，光电检测模块13检测的范围包含红外光源11的波段。可调滤波器12、光电检测模块13平行设置，红外光源11位于可调滤波器12正前方，检测时可调滤波器12会先过滤非激发光波段的光，再照射塑料样品，以避免其他光源的干扰，提高检测精度。

处理器5为工作电压为5v、存储容量大于2gb的ram，且具有32gb内嵌式闪存存储器，闪存存储器存储有算法数据库和自主编码程序。微处理芯片15、温度传感器、a/d转换器14、现场可编程阵列、电可擦只读存储16均设于第二电路板10上。微处理芯片15分别与现场可编程阵列、电可擦只读存储16、a/d转换器14连接，并通过a/d转换器14连接温度传感器、红外光源11。微处理芯片15也有自主编码的红外光谱传感器检测程序，再经过第一电路板4上的处理器5对数据进行调用；电可擦只读存储16用于进行检测数据的存储，便于第一电路板4上的处理器5通过usb线对数据进行调用；温度传感器用于实时检测红外光谱传感器模组7中的温度，并对红外光谱传感器模组7进行温度补偿。现场可编程阵列通过a/d转换器14连接可调滤波器12、光电检测模块13，现场可编程阵列为一种程序驱动逻辑器件，能根据自主编码的程序控制可调滤波器12、光电检测模块13。电源装置包括电源2以及位于电源2上方的电源板3，两者通过电源线连接。电源2为电压为5v、容量为1万毫安的充电式锂电池；电源板3具有稳压直流电路，能为红外光源11提供稳定电流，同时能根据一体式快检仪各元件的工作电压进行分压，使5v的电源2供给各元件使用。第一电路板4位于电源板3上方，并通过usb线与电源板3连接。

本发明的检测过程：

通过外壳体1上的电源按键开启一体式快检仪主机，使整个主机处于待机状态，第一电路板4上的处理器5通过电源板3控制电源2为主机供电。在新环境中进行检测时，首先点击触摸显示屏上的无光源校准，第一电路板4上的处理器5将指令传输给红外光谱传感器模组7，控制微处理芯片15关闭红外光源11，同时控制温度传感器进行温度检测。进行背景校准后，再点击触摸显示屏上的全反射校准，第一电路板4上的处理器5通过红外光谱传感器模组7中的微处理芯片15对红外光源11、光电二极管、可调滤波器12进行控制，使一体式快检仪进行全反射校准。

在全反射校准完毕后，将全反射附件17外拉出一段距离，并将待测塑料样品，单层的塑料样品可通过折叠2-5层后，放置在全反射附件17上，然后内推全反射附件17使其移动并按压待测塑料样品完全覆盖检测孔。直接按外壳体1上的检测按键或是通过触摸显示屏上的检测键发出指令，处理器5接收指令，并给红外光谱传感器模组7中的微处理芯片15发出数据调用指令，使其控制红外光源11发出激发光。本发明能设定红外光源11的强度，例如为延长激发光的使用寿命一般使用80％光强的红外光源11。同时通过现场可编程阵列使其自带的自主编码程序运行，控制可调滤波器12智能过滤掉非激发光波段的光，在红外光源11通过检测孔照射待测塑料样品时，控制光电检测模块13对通过全反射附件17反射回来的经待测塑料样品吸收后的红外光进行检测，光电检测模块13中的光电二极管检测得到微弱的电信号，在红外光谱传感器模组7中进行滤波放大处理并通过a/d转换器14将电信号转化成数字信号，并存储在电可擦只读存储16中，供第一电路板4上的处理器5进行调用。处理器5通过usb线将数据进行调用，将调用的数据与存储在处理器5算法库中的标准塑料制品数据进行比对，判断所检测的塑料样品的种类，并将结果通过hdmi线传输至触摸显示屏上进行显示，同时将结果保存在存储芯片6，保存后关掉电源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。