[发明专利]便携式地物光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及地物光谱仪领域，尤其涉及一种便携式地物光谱仪。

背景技术

随着科学技术的发展，快速、无损、经济的光谱技术广泛的应用于工业现场检测、遥感、农产品品质检测等各个领域。遥感领域，野外矿物元素检测分析等领域需要一种携带方便、精度高、无损以及可野外现场作业的光谱仪器。地物光谱仪以自然光为光源，采用光栅分光器件作为色散元件，对称式Czerny-Turner光学平台设计，从而降低整个系统的体积。目前地物光谱仪主要采用光纤探头收集反射光谱，反射光进入一个狭缝，然后经过准直、光栅分光再聚焦到检测器件上。美国ASD公司生产的Fieldspe系列、SVC HR-1024系列地物光谱仪，都有着相对小巧的体积，方便携带，该类光谱仪通过将光谱仪设备放在背包里，通过光纤探头能方便、有效的对目标区域进行测量。

目前用于野外现场作业的地物光谱仪，可以把光谱仪放到背包里或支架上，通过光纤探头，来探测目标区域，因此在遥感、野外矿物元素测量方面得到了广泛的应用。但是整个仪器体积依然采用传统的光栅分光系统，光学结构复杂，附件繁多、因此体积难以进一步减小，这类光谱仪价格仍比较昂贵、并且使用光纤探头进行光谱采集，光纤来回弯折容易损伤，维护成本高也较高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是减小地物光谱仪的体积，使其使用更加方便，降低维护成本，并同时保持地物光谱仪的高分辨率。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提出了一种便携式地物光谱仪，包括：

前置光学模块，用于收集目标反射光，对收集到的光进行准直，并输出准直的光；

分光成像模块，其包括线性渐变滤光片、光电转换器以及光电转换驱动电路，所述线性渐变滤光片对所述前置光学模块输出的准直的光进行分光，所述光电转换驱动电路控制所述光电转换器采集经所述线性渐变滤光片分光后的光谱，并输出采集的光谱数据；

处理模块，与所述分光成像模块连接，对所述光电转换器采集的光谱数据进行处理以及显示；

控制模块，用于向所述处理模块以及光电转换驱动电路发送控制信号。

其中，还包括：置于所述前置光学模块和所述分光成像模块之间的反射镜，所述反射镜将从所述前置光学模块输出的准置的光的传播方向改变90度后入射至所述分光成像模块。

其中，所述前置光学模块还包括CS接口。

其中，所述线性渐变滤光片与所述光电转换器光学胶合。

其中，所述线性渐变滤波片的端面面积与所述光电转换器的窗口面积一致，两者之间的距离是2.1mm。

其中，所述处理模块包括：信号调理单元、数据采集单元以及电源单元，所述信号调理单元将输入的光谱数据进行调理后输出到数据采集单元，所述电源单元向所述调理单元供电。

其中，还包括上位机模块，其与所述处理模块通过USB数据总线进行通信，用于进行光谱数据的分析。

其中，所述光电转换器是CCD检测器、PDA光电二极管阵列、CMOS线性成像探测器阵列或InGaAs线性成像探测器阵列中的任意一种。

其中，所述线性渐变滤光片的光谱范围为380-1100nm。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：通过在分光成像模块中使用线性渐变滤光片作为色散元件，使得地物光谱仪的结构更加简单，体积更加小巧，更加结实耐用；通过在前置光学模块和分光成像模块之间加入反射镜，进一步缩小了地物光谱仪的体积；通过前置光学模块采用CS接口，可以根据用户的需要更换镜头，摒弃传统地物光谱仪所使用的光纤探头，降低了光纤探头易损伤带来的维护成本；通过精确控制线性渐变滤光片与检测器之间的距离，提高了光谱仪的光学分辨率。

附图说明

图1为依照本发明一种实施方式的地物光谱仪的示意图；

图2为依照本发明一种实施方式的加入反射镜的地物光谱仪的一部分的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示为本发明的地物光谱仪的示意图，包括前置光学模块1、分光成像模块2、处理模块3、控制模块4。