一种便携式近红外光谱仪及其系统的制作方法

1.本实用新型涉及烟草分析技术领域，具体为一种便携式近红外光谱仪及其系统。


背景技术：

2.烟用爆珠作为一种载香技术，在卷烟吸食的过程中可选择性释放香味，受到了越来越多消费者的青睐。同时，产品质量也越来越受到消费者的关注。经调研，烟用爆珠表皮中水分含量直接影响消费者在抽吸过程中捏破爆珠的难易程度；三乙酸甘油酯是烟用滤棒必不可少的增塑剂，添加量的多少直接影响滤棒的压降和吸阻。
3.目前，车间现场多采用烘箱法和动态水分仪法检测烟用爆珠水分指标，但这两种方法存在耗时较长、检测结果不准确的缺点；车间现场多采用称重法测定烟用滤棒三乙酸甘油酯含量，该方法存在操作繁琐、准确性待验证等缺点。
4.为了适应烟用爆珠和烟用滤棒生产工业化质量控制需求，应用近红外光谱技术测试爆珠表皮中水分和滤棒三乙酸甘油酯含量，具有准确度高、检测速度快、操作简单、检测成本低、可车间现场使用、方便易携带、便于维护等诸多优势。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种便携式近红外光谱仪及其系统，用于烟用爆珠和烟用滤棒检测，以解决上述背景技术中提出的烟用爆珠表皮水分检测耗时长、结果不准确，滤棒三乙酸甘油酯检测过程繁琐、结果不准确以及不便于维护和携带的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种便携式近红外光谱仪，包括壳体结构，壳体结构内设置有电机、光谱核心、蓝宝石窗口、齿轮组件和轴承组件，壳体结构外设置旋转台、旋转杯、天线和提手，通过天线与网络连接将近红外光谱仪与后端云平台相连接；旋转杯、旋转台、轴承组件、齿轮组件和蓝宝石窗口依次同轴设置；旋转台为外侧设置有环状凸缘的中空筒状结构，旋转台一端设置有旋转杯，另一端穿过轴承组件与齿轮组件相连接，蓝宝石窗口设置于齿轮组件上，且齿轮组件与电机的齿轮相啮合以带动旋转杯进行转动；光谱核心固定于蓝宝石窗口下方，以便对旋转杯内的物品进行检测。
8.进一步地技术方案是：所述天线设置于壳体结构后侧，通过天线与网络连接将近红外光谱仪与后端云平台相连接；提手设置于壳体结构左右两侧，便于红外光谱仪的携带。
9.进一步地技术方案是：所述轴承组件固定于壳体结构内，包括依次设置的轴承托、轴承、轴承卡环和轴承盒，轴承托、轴承卡环和轴承盒通过螺钉相连接，轴承嵌合于轴承托的轴承凸起内，且位于轴承托与轴承卡环之间。
10.进一步地技术方案是：所述轴承盒上设置有方形观察口，位于方形观察口一侧设置有用于固定齿轮组件的固定位。
11.进一步地技术方案是：所述齿轮组件包括齿轮和齿轮卡环，通过齿轮与电机的齿轮相啮合，通过齿轮卡环设置蓝宝石窗口。
12.进一步地技术方案是：所述齿轮和齿轮卡环分别设置于轴承组件的轴承盒上下两侧，轴承盒上设置有供电机的齿轮穿过的开口。
13.进一步地技术方案是：所述近红外光谱仪适用于烟用爆珠和烟用滤棒的检测；所述近红外光谱仪还设置有电池、排风扇和控制系统面板，以便对近红外光谱仪进行供电、散热以及控制。
14.同时，本实用新型还提供如下技术方案：
15.一种便携式近红外光谱仪系统，设置于以上所述一种便携式近红外光谱仪内，包括andriod系统、电源控制模块、传感器通信模块、结果物理输出模块和传感器控制模块，所述电源控制模块分别与andriod系统、传感器通信模块、结果物理输出模块、传感器控制模块相连接，用于控制所述近红外光谱仪系统的电源开启与关闭；所述传感器通信模块与传感器控制模块、结果物理输出模块通信连接，通过所述传感器通信模块控制传感器控制模块对烟用爆珠和滤棒进行检测，并将检测结果传输至结果物理输出模块进行显示。
16.进一步地技术方案是：所所述andriod系统通过串口与传感器通信模块、传感器控制模块相连接。
17.进一步地技术方案是：所述andriod系统还与后端云平台相连接，以便通过后端云平台对近红外光谱仪系统进行远程维护。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.本实用新型的便携式近红外光谱仪，结构简单、安装携带方便，能够缩短烟用爆珠和滤棒的检测过程，提高检测结果的准确性，可广泛应用于烟草行业品质快速检测的领域。且通过天线与网络连接可将近红外光谱仪与后端云平台相连接，可实现在后端云平台上搭建、调用、维护近红外模型，进行权限管理，查看检测的过程数据，实现近红外模型的远程维护等功能。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例便携式近红外光谱仪的爆炸示意图；
21.图2为本实用新型实施例天线的结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例齿轮的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例接线面板的结构示意图；
24.图5为本实用新型实施例旋转杯的截面示意图；
25.图6为本实用新型实施例旋转台的结构示意图；
26.图7为本实用新型实施例轴承盒的结构示意图；
27.图8为本实用新型实施例轴承组件的爆炸示意图。
28.附图标记：
29.1.旋转杯；2.旋转台；3.轴承；4.轴承托；5.轴承卡环；6.轴承盒；7.齿轮；8.齿轮卡环；9.蓝宝石窗口片；10.电机；11.光谱核心；12.排风扇；13.电池；14.仪器底板；15.接线面板；16.仪器后盖；17.控制系统面板；18.仪器后盖；19.天线；20.提手。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.实施例1
32.如图1-8所示，一种便携式近红外光谱仪，适用于烟用爆珠和烟用滤棒的检测，包括壳体结构，壳体结构内设置有电机10、光谱核心11、蓝宝石窗口9、齿轮组件和轴承组件，壳体结构外设置旋转台2、旋转杯1、天线19和提手20，旋转杯、旋转台、轴承组件、齿轮组件和蓝宝石窗口依次同轴设置，旋转台为外侧设置有环状凸缘的中空筒状结构，旋转台一端设置有旋转杯，另一端穿过轴承组件与齿轮组件相连接，蓝宝石窗口设置于齿轮组件上，且齿轮组件与电机的齿轮相啮合以带动旋转杯进行转动；光谱核心固定于蓝宝石窗口下方，以便对旋转杯内的物品进行检测。
33.作为优选，天线19设置于壳体结构后侧，通过天线与网络连接将近红外光谱仪与后端云平台相连接；提手20设置于壳体结构左右两侧，便于红外光谱仪的携带。
34.本实施例的壳体结构由仪器底板14、仪器后盖16和仪器上盖18组成，仪器底板的下表面为平面，可以平稳的摆放在桌子上，仪器上盖盖合于仪器底板上，仪器后盖设置于仪器上盖的后侧开口处，仪器上盖的前侧开口处设置有控制系统面板17。
35.旋转台设置于仪器上盖的上端开口处，旋转杯设置于旋转台上，旋转台的环状凸缘下端插入轴承组件与齿轮组件相连接，上端用于设置旋转杯，通过旋转台固定旋转杯。旋转台、轴承组件和齿轮组件均设置有贯穿的通孔。
36.具体的，本实施例的轴承组件包括依次设置的轴承托4、轴承3、轴承卡环5和轴承盒6，轴承托、轴承卡环和轴承盒通过螺钉相连接，轴承嵌合于轴承托的轴承凸起内，且位于轴承托与轴承卡环之间，以对轴承外圈进行固定，当轴承与旋转台非过渡配合时，可使旋转台与轴承内圈一起转动，避免转动过程中对旋转台造成损伤。作为优选，齿轮组件设置于轴承盒上，旋转台插入至轴承、轴承托、轴承卡环内且与轴承组件过盈配合。
37.本实施例的齿轮组件包括齿轮7和齿轮卡环8，蓝宝石窗口片固定于齿轮卡环上，齿轮与电机齿轮相啮合，以通过电机对齿轮进行控制，从而使旋转台能够转动。具体的，本实施例的齿轮内圈直径为φ80mm，外圈直径为φ100mm，厚度为7mm，其中齿轮上侧设置有直径为φ87mm、厚度为2mm的齿轮凸起，通过齿轮凸起与旋转台相固定，以通过齿轮带动旋转台转动。当然，齿轮和齿轮卡环还可以分别设置于轴承盒6的上下两侧，例如，通过在轴承盒上设置方形观察口，位于方形观察口一侧设置有用于固定齿轮组件的固定位，轴承盒还设置有安装电机的齿轮的圆形开口。将电机的齿轮穿过轴承盒的圆形开口与轴承盒内的齿轮相啮合，并通过齿轮卡环上的卡子与轴承盒相固定，实现齿轮和齿轮卡环的安装，通过齿轮卡环的内环固定设置蓝宝石窗口。
38.进一步的，旋转台采用金属材质，蓝宝石窗口片选用直径20mm，因为它具有极高的表面硬度、高导热性、高介电常数以及对化学酸碱的抵抗性。且硬度仅次于钻石，而其结构强度非常高，因此通过加强的透光率制作而成的蓝宝石窗口片的厚度比一般高介电窗口片更薄，非常适合用于要求严格的激光系统。
39.更进一步的，旋转台内的直径可由上向下内缩，通过径向内缩可对旋转杯进行固定。另外，还可以将旋转杯底端设置凹槽插接部，通过凹槽插接部与旋转台相插接，以便将
旋转杯设置于旋转台上，当然，本实用新型旋转杯设置于旋转台上还可以通过其他方式实现。
40.本实用新型便携式近红外光谱仪的壳体结构内还设置有电池13和控制系统面板，通过电池对电机、光谱核心、以及控制系统面板进行供电。仪器后盖开设有安装排风扇12的开口，排风扇通过该开口设置于便携式近红外光谱仪上，以便对便携式近红外光谱仪进行散热。仪器后盖上还可设置接线面板，电源线穿过接线面板上的两个圆形开口与电机相连接。电机固定于电机固定板上，通过电机固定板设置于仪器底板上，光谱核心固定设置于仪器底板上，通过设置于仪器底板上的电机进行控制。作为优选，本实用新型的光谱核心采用搭载viavi光谱分析仪或ti光谱分析仪的光谱结构，以配合旋转台对烟用爆珠和滤棒样品进行扫描。
41.本实用新型的便携式近红外光谱仪设置有天线，可以使近红外光谱仪与wifi进行通信连接，天线可在壳体结构外或置于壳体结构内。近红外光谱仪与wifi连接后可实现在后端云平台上搭建、调用、维护近红外模型，进行权限管理，查看检测的过程数据，实现近红外模型的远程维护等功能。
42.实施例2
43.另外，本实用新型还提供一种便携式近红外光谱仪系统，该便携式金红外光谱仪系统设置于实施例1中的壳体结构内，包括andriod系统、电源控制模块、传感器通信模块、结果物理输出模块和传感器控制模块,电源控制模块分别与andriod系统、传感器通信模块、结果物理输出模块、传感器控制模块相连接，用于控制近红外光谱仪系统的电源开启与关闭状态；传感器通信模块与传感器控制模块、结果物理输出模块通信连接，通过传感器通信模块控制传感器控制模块对烟用爆珠和滤棒进行检测，并将检测结果传输至结果物理输出模块进行显示。
44.通过16.8v的外接电源给电源控制模块进行供电，电源控制模块连接andriod系统电源，andriod系统通过串口与传感器通信模块和传感器控制模块连接。andriod系统还通过天线与后端云平台相连接，以便通过后端云平台对近红外光谱仪系统进行远程维护。
45.测定样品时，待测样本放入旋转杯中，将旋转杯1摆放于旋转台2上，接通电源，电源指示灯亮。通过andriod系统软件给电机发送指令，控制旋转台进行旋转，同时激活光谱核心扫描功能，扫描样品光谱。测样过程中，光谱核心11发出光源，透过蓝宝石窗口片9和旋转杯1照射至待测样品上，反射光依次透过旋转杯1、蓝宝石窗口片9后被光谱核心11接收，得到光谱后，将光谱数据代入模型中进行运算，得到检测结果。经过电源控制模块、传感器通信模块、结果物理输出模块、传感器控制模块等的处理，检测结果直接显示在控制系统面板17上。扫描样品后会直接在控制系统面板上给出烟用爆珠表皮水分含量百分比和烟用滤棒三乙酸甘油酯含量mg/支。
46.本实用新型可以有效测量烟用爆珠和烟用滤棒样品。便携式近红外光谱仪搭载viavi或ti光谱核心配合旋转台对烟用爆珠和滤棒样品进行扫描。扫描样品后会直接在设备显示屏上给出结果(烟用爆珠表皮水分含量％和烟用滤棒三乙酸甘油酯含量mg/支)。
47.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。