光学积分球式精密恒温-变温载样组件的制作方法

1.本实用新型涉及光谱特性检测分析技术领域，具体为光学积分球式精密恒温-变温载样组件。


背景技术：

2.液体样品光谱检测分析是利用光源(单色光)发出的光经过光学系统汇聚，透射过样品后被检测器接收。不同波长的光以连续扫描方式透射过样品被检测器连续接收，形成样品检测分析光谱信息，经后续光谱数据处理后进行光谱分析应用。
3.在这个检测流程中，载样平台是光谱检测分析设备的重要组成部分之一，其功能是提供承载液态被检测样品物质，保证光源照射光能够稳定地透射到样品后面的光电探测器上。这种传统典型的直接透射检测方法载样平台存在下面影响检测结果和精度的问题：1、无法在标定温度下采集物质的光谱特性，存在检测误差。物质的光谱特性与物质的温度有关，为了保证检测结果的准确性，检测时需要将物质样品的温度调节至与标准样的温度一致，传统的载样组功能不具备对被采样物质的温度进行调控；2、模拟量光照射信号对环境温度的波动具有敏感性。由于环境温度的变化，对样品的密度产生直接影响，也对光学光照模拟量信号的传输产生扰动干扰，造成光学检测信号的不稳定，其信号检测的结果将必然叠加了温度波动带来的噪声，使得样品的检测分析光谱发生很大的波动，直接影响检测结果的准确性和检测精度；3、检测作业过程中，该载样组结构方式，需要操作者在完成检测作业时，交替性来回将被检样品和标准比对物质放入液体样品载样座内进行置换。这样的操作方式会因操作者的技能或动作的不准确以及失误，造成检测数据的错误，甚至于经常性检测失败，降低了工作效率；4、透射过液体样品的光照信号直接经光电探测器转换为电信号。由于光学结构系统以及每次操作动作的误差没用办法消除，以至于检测分析光谱的重现性出现细微误差，严重时将导致检测数据结果不一致或无法重现光谱特性而失去了应用价值；5、无法实现自校正功能。作为分析仪器为了保证检测数据的正确性、准确性和数据精度，对精密检测需求应用场景，需要设备具有自校正能力，而传统的结构方式无法快速完成自校正和自检测试的流程，限制了设备的适用场景。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了光学积分球式精密恒温-变温载样组件，具备检测误差小，精度高、操作便捷，工作效率高、自动校正等优点，解决了检测存在误差、人工切换被检测物品和标准对比物质易造成检测数据错误，检测效率低、无法实现自动校正功能的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述检测误差小，精度高、操作便捷，工作效率高、自动校正等目的，本实用新型提供如下技术方案：光学积分球式精密恒温-变温载样组件，包括tec精密恒温/变温载
样组部件，所述tec精密恒温/变温载样组部件包括有液体样品池载样组，所述液体样品池载样组的内部装载有样品池，所述液体样品池载样组的底部固定安装有均热板一，所述均热板一的底部固定安装有均热板二，所述均热板一和均热板二之间设置有tec半导体致冷器件；所述液体样品池载样组的前侧设置有光源光纤接口座组部件，所述液体样品池载样组和光源光纤接口座组部件之间设置有内校准组部件，所述tec精密恒温/变温载样组部件的后侧设置有光学积分球组部件。
8.优选的，所述内校准组部件包括有滑动内标支架，所述滑动内标支架内部装载有标准物质，所述滑动内标支架的一侧固定安装有电磁推进器，所述滑动内标支架固定安装在电磁推进器的输出轴端部，所述滑动内标支架位于液体样品池载样组和光源光纤接口座组部件之间；
9.采用上述技术方案，实现在检测程序控制下的内部标校组转换；替代外部手操更换标准物质，解决操作的不一致性及误操作问题；用编程控制的机械转化装置实现的标准物质与样品检测交替自动转换，保证标校的稳定性及高可靠性；区别于传统经典的载样组，提供了检测在线需要自校正或自检测试的标准流程功能实现的自动化技术手段。
10.优选的，所述光学积分球组部件包括有设置在液体样品池载样组后侧的壳体与安装座，所述壳体与安装座的前侧中心处开设有光学积分球入射窗口，所述壳体与安装座的内部设置有光学积分球，所述壳体与安装座的一侧固定安装有光信号输出光纤座；
11.采用上述技术方案，替代直接采用光电探测器形成光谱检测信号的方式；利用光学积分球产生光谱检测积分电信号的原理，消除系统随机性变化产生的检测信号噪声，提高光谱检测的信噪比。
12.优选的，所述光源光纤接口座组部件包括有设置在液体样品池载样组前侧的光纤接口安装座，所述光纤接口安装座的后侧中心处设置有汇聚光学透镜组，所述光纤接口安装座的前侧设置有与汇聚光学透镜组相对应的光纤接口连接器，所述光纤接口连接器前端固定安装有照明光纤。
13.优选的，所述内校准组部件内设置有样品检测位和内校准检测位，所述电磁推进器的输出轴复位时，所述内校准组部件处于样品检测位，所述电磁推进器的输出轴伸出时，所述内校准组部件处于内校准检测位。
14.(三)有益效果
15.与现有技术相比，本实用新型提供了光学积分球式精密恒温-变温载样组件，具备以下有益效果：
16.1、该光学积分球式精密恒温-变温载样组件，增加载样座精密恒温/变温控制调节模块，可实现将被检测物质标定至该物质典型光谱特征对应的温度，且恒温控制精度达
±
0.2℃量级的精密恒温液体载样座；载样座精密恒温/变温控制调节模块，在一定范围内可以实现变温功能，可以使检测由于温度变化带来的物质内部信息成为可能，为光谱检测分析提供了一个新的功能；采用精密温度闭环控制技术，对被采样物质检测标定温度值进行精密控制，控制精度高；半导体致冷器件的温度调节响应速度快，实时性好，可实现器件两端温度升降双向调节；恒温装置体积小巧、结构紧凑，可方便实现变温/恒温双重功能；
17.2、该光学积分球式精密恒温-变温载样组件，在载样座与照射光源光纤座之间，增加电磁控制自校正内校准组模块，解决检测分析过程中比对标准物质至检测光路中的进出
转换，并实现检测分析设备自校正和自检测试的功能；通过内校准组部件替代外部手操更换标准物质，解决操作的不一致性及误操作问题；用编程控制的机械转化装置实现的标准物质与样品检测交替自动转换，保证标校的稳定性及高可靠性；区别于传统经典的载样组，提供了检测在线需要自校正或自检测试的标准流程功能实现的自动化技术手段；
18.3、该光学积分球式精密恒温-变温载样组件，在透射过液体样品的光路中，增加了光学积分球光谱检测模块组，采用光学积分处理的原理，增强被检测样品光谱特征量的代表性，解决样品检测中系统误差影响光谱重现性的难题；采用光学积分球式的光谱检测探测器，替代直接采用光电探测器形成光谱检测信号的方式。利用光学积分球产生光谱检测积分电信号的原理，消除系统随机性变化产生的检测信号噪声，提高光谱检测的信噪比。
附图说明
19.图1为本实用新型提出的光学积分球式精密恒温-变温载样组件的立体结构示意图；
20.图2为本实用新型提出的光学积分球式精密恒温-变温载样组件的立体爆炸结构示意图；
21.图3为本实用新型提出的光学积分球式精密恒温-变温载样组件的tec精密恒温/变温载样组部件的立体爆炸结构示意图；
22.图4为本实用新型提出的光学积分球式精密恒温-变温载样组件的光学积分球组部件的立体结构示意图；
23.图5为本实用新型提出的光学积分球式精密恒温-变温载样组件的光源光纤接口座组部件的立体爆炸结构示意图；
24.图6为本实用新型提出的光学积分球式精密恒温-变温载样组件的光源光纤接口座组部件的立体爆炸结构示意图。
25.图中：1、tec精密恒温/变温载样组部件；2、内校准组部件；3、光学积分球组部件；4、光源光纤接口座组部件；11、液体样品池载样组；12、均热板一；13、tec半导体致冷器件；14、均热板二；21、滑动内标支架；22、电磁推进器；31、光学积分球入射窗口；32、光学积分球；33、光信号输出光纤座；34、壳体与安装座；41、光纤接口连接器；42、汇聚光学透镜组；43、光纤接口安装座。
具体实施方式
26.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。
27.请参阅图1-3，光学积分球式精密恒温-变温载样组件，包括tec精密恒温/变温载样组部件1，tec精密恒温/变温载样组部件1包括有液体样品池载样组11，液体样品池载样组11的内部装载有样品池，其结构尺寸与样品池尺寸匹配；液体样品池载样组11的底部固定安装有均热板一12，均热板一12的底部固定安装有均热板二14，均热板一12和均热板二14之间设置有tec半导体致冷器件13；tec半导体致冷器件13基于半导体在电场作用下电子
迁移产生热量转移的工作机理，产生的致冷效应实现器件两个端面温度升降的双向调节；均热板一12一个面与tec半导体致冷器件13的一侧端面贴合，作为热交换均热板又称换热器，可以是热端换热，也可以是冷端换热，取决于tec半导体致冷器件13的安装与工作控制；均热板一12一个面与液体样品池载样组11底部贴合，利用导热性能良好的金属导热材料，将tec半导体致冷器件13的端面温度传递到液体样品池载样组11上，形成包围样品池周边温度恒定的检测环境。均热板二14与均热板一12的功能相同，只是温度变化与均热板二14相反。通过液体样品池载样组11内的温度传感器敏感的实时温度测量值，与精密温度控制设定温度形成差值信号，按照设计的闭环控制算法产生温度调节控制信号，经温度调节驱动电路输出tec半导体致冷器件13调节电压或电流，对载样组采样物质样品的温度实时闭环控制，使样品的温度达到标定温度值。利用tec半导体致冷器件13的双向精密温度调节特性，通过金属材料的温度传导效应，实现整个tec精密恒温/变温载样组部件1温度的均匀传导，使液体样品池载样组11保持在样品检测设定/标定的恒定温度值上，并克服采样环境温度的波动对样品光谱采样数据的影响。液体样品池载样组11的前侧设置有光源光纤接口座组部件4，液体样品池载样组11和光源光纤接口座组部件4之间设置有内校准组部件2，tec精密恒温/变温载样组部件1的后侧设置有光学积分球组部件3。
28.请参阅图1-2，内校准组部件2包括有滑动内标支架21，滑动内标支架21内部装载有标准物质，滑动内标支架21的一侧固定安装有电磁推进器22，滑动内标支架21固定安装在电磁推进器22的输出轴端部，滑动内标支架21位于液体样品池载样组11和光源光纤接口座组部件4之间；内校准组部件2内设置有样品检测位和内校准检测位，电磁推进器22的输出轴复位时，内校准组部件2处于样品检测位，电磁推进器22的输出轴伸出时，内校准组部件2处于内校准检测位。在内校准检测分析过程中，内校准组部件2在电磁推进器22作用下，装载着标准物质的滑动内标支架21推入内校准检测位，此时提供标准物质光谱检测。内校准检测完毕后，电磁推进器22复位至样品检测位置待检。实现在检测程序控制下的内部标校组转换；通过内校准组部件2的设置替代外部手操更换标准物质，解决操作的不一致性及误操作问题；用编程控制的机械转化装置实现的标准物质与样品检测交替自动转换，保证标校的稳定性及高可靠性；区别于传统经典的载样组，提供了检测在线需要自校正或自检测试的标准流程功能实现的自动化技术手段。
29.请参阅图1-2和图4，光学积分球组部件3包括有设置在液体样品池载样组11后侧的壳体与安装座34，壳体与安装座34的前侧中心处开设有光学积分球入射窗口31，汇入检测光谱信息；壳体与安装座34的内部设置有光学积分球32，漫反射光学积分装置；壳体与安装座34的一侧固定安装有光信号输出光纤座33，将光学积分球漫反射积分信息通过光学光纤输出；通过样品池的样品透射光谱光学信息，通过光学积分球入射窗口31进入光学积分球体32内，样品光谱信息经过光学积分球32内部多次光学漫反射积分后，被光学积分球32输出光纤接收输出给光谱检测系统，对接收的样品透射光学积分球32漫反射光谱光学信息进行接收及后续处理。替代直接采用光电探测器形成光谱检测信号的方式；利用光学积分球产生光谱检测积分电信号的原理，消除系统随机性变化产生的检测信号噪声，提高光谱检测的信噪比。
30.请参阅图1-6，光源光纤接口座组部件4包括有设置在液体样品池载样组11前侧的光纤接口安装座43，光纤接口安装座43的后侧中心处设置有汇聚光学透镜组42，光纤接口
安装座43的前侧设置有与汇聚光学透镜组42相对应的光纤接口连接器41，光纤接口连接器41前端固定安装有照明光纤，用于连接照明光纤，液体样品池载样组11照明光源接入端口；汇聚光学透镜组42将照明光纤传输之照明光线进行汇聚，用于样品透射应用；
31.该组件的使用方法，具体步骤如下：
32.s1、将被检测物质液体样品放入样品池，插入精密恒温/变温样品载样组液体样品池载样组11中，受检测程序控制，启动tec半导体致冷器件13，经过均热板一12对热量进行传递，使样品池内部的被检测物质液体样品进入设定温度下的恒温待检测状态；
33.s2、检测程序控制内校准部件内校准组部件2处于非校准位置，即电磁推进器22的输出轴复位，内校准组部件2处于样品检测位，进入待检测状态；
34.s3、照明光源通过光源光纤接口座组部件光源光纤接口座组部件4汇聚后，光线穿过内校准部件内校准组部件2窗口，透射穿过恒温/变温载样装置tec精密恒温/变温载样组部件1中液体样品池及液体样品后，其透射光被光学积分球组部件3接收，经过多次光线漫反射积分形成光谱信息，通过光学积分球接收光纤输出至光谱仪进行光谱采集接收，形成样品透射光谱检测信息；
35.s4、取出液体样品池，内校准部件内校准组部件2的电磁推进器22将波长标准物质推入光路，进行标准物质标定检测分析；
36.s5、内校准部件内校准组部件2的电磁推进器22将波长标准物质拉出光路，进行参比检测分析；
37.s6、参比光谱数据与样品光谱数据进行比对计算，得出样品吸光度光谱数据；
38.s7、完成一次液体光谱检测分析功能，进入下一个待检测分析程序。
39.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。