[发明专利]用于测量移动样品材料的分光仪及其方法

权利要求书

1.一种用于测量来自在一定距离处移动的样品材料的信息的分光仪，该分 光仪包括：

a)宽带光源，其用于将辐照递送至在一定距离处的移动样品材料上的小区 域；

b)具有输入端和出口端的光导，其将来自样品的经背反射、散射或透射的 辐射接收至输入端，并且通过光导内部的多次反射，将该辐射空间地均化至出 口端以过滤掉移动样品材料的空间图像的特征；

c)线性可变滤波器，其接收来自光导出口端的被空间地均化的辐射，以便 将宽带辐射分为波长成分；

d)线性探测器阵列，其用于将光学辐射转换为可测量的电信号，其中所述 阵列的每个像素接收不同的波长成分；

e)用于将来自像素的电信号处理为光谱信息的装置；和

f)传感器模块，其包括所述线性可变滤波器、所述线性探测器阵列、以及 当分光仪在变化的环境条件下工作时，用于对所述线性探测器阵列和所述线性 可变滤波器二者的工作温度进行冷却和稳定化处理的装置。

2.如权利要求1中的分光仪，其中，在所述样品和所述光导之间实现光学 设备，以便收集来自在一定距离处的所述样品的经背反射、散射或透射的辐射， 并且将该辐射成像到光导的输入端中。

3.如权利要求2中的分光仪，其中，所述光学设备被实现为反射元件或元 件系统。

4.如权利要求1中的分光仪，其中，在所述光导和所述传感器模块之间实 现另一光学设备，以用于将出现在所述光导的出口端处的辐射成像并放大到所 述传感器模块中。

5.如权利要求4中的分光仪，其中，所述光学设备被实现为反射元件或元 件系统。

6.如权利要求1中的分光仪，其中，所述光导中的内部横截面为矩形。

7.如权利要求1或6中的分光仪，其中，所述光导的出口端的形状基本上 与所述线性探测器阵列的总的光敏区域的形状相同。

8.如权利要求4中的分光仪，其中，选择权利要求4中的光学设备的放大 率，以完全照亮所述线性探测器阵列，但是不照亮所述线性可变滤波器的边缘。

9.如权利要求1中的分光仪，其中，所述光导被实现为中空结构，该中空 结构由具有用高反射材料覆盖的内表面的至少两个单独部分组成。

10.如权利要求1中的分光仪，其中，所述光导中的横截面的至少一个尺 寸朝向所述出口端减小，以便压缩辐射。

11.如权利要求1中的分光仪，其中，在所述传感器模块中集成读出电路， 其具有针对每个像素的单独的放大器，以及将多个像素连接至一条输出线的多 路复用器。

12.如权利要求1中的分光仪，其中，在所述光源中实现调制装置，以产 生由至少一个频率成分组成的时间调制辐照，并且在所述分光仪中包含锁定探 测装置，以恢复出现在所述线性探测器阵列的每个像素处的信号振幅。

13.一种用于测量来自在一定距离处移动的样品材料的光谱信息的方法， 该方法包含以下步骤：

a)由宽带光源照射在一定距离处的移动样品材料上的小区域；

b)将来自所述样品的经背反射、散射或透射的辐射接收至光导的输入端， 并且通过光导内部的多次反射，将该辐射空间地均化至出口端以过滤掉移动样 品材料的空间图像的特征；

c)利用线性可变滤波器接收来自所述光导的出口端的、被空间地均化的辐 射，并将宽带辐射分为波长成分；

d)在线性探测器阵列中将光学辐射转换为可测量的电信号，其中所述阵列 的每个像素接收不同的波长成分；

e)将来自所述像素的电信号处理为光谱信息；和

f)当分光仪在变化的环境条件下工作时，通过对线性探测器阵列和线性可 变滤波器二者的工作温度进行冷却和稳定化处理，来保持所述光谱信息稳定， 所述光谱信息包括光谱值和波长。