[发明专利]一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置与测试方法

说明书

本发明公开了一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置与测试方法，其中测试装置，包括漫反射光谱采集系统，还包括反射光谱测试附件、偏振角调制附件和偏振度调制附件；所述反射光谱测试附件包括样品台底座、样品台旋转底座、入射光方位角调节支杆、反射光方位角调节支杆、入射光天顶角调节旋钮及反射光天顶角调节旋钮。本发明提出三种偏振调制光谱测试附件，可实现偏振角调制光谱、反射率线偏振度光谱和反射率偏振度光谱测试系统的快速搭建，降低了偏振调制采集系统的成本和装置复杂度。

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，尤其涉及的是，一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置与测试方法。

背景技术

近红外光谱分析技术凭借其便携式、分析速度快、精度高的特点，成为近年来发展较为迅速的一种无损伤共性检测技术，并在石油化工、农业、食品等领域得到广泛应用。该波段光谱反应的是分子内部含氢基团振动的倍频和合频振动信号，携带了丰富的物质结构和成分信息，且不同的含氢基团具有不同的红外吸收波长，即使相同的基团在不同的化学环境中也可能具有不同的吸收波长和吸收强度。因此，基于比尔-朗伯定律建立数学模型，利用光谱分析技术可实现对物质特性和成分含量的识别分析。光谱分析作为一种间接分析手段，在进行某些现场检测的特殊环境，高散射性检测目标会影响吸光度光谱采集的准确性，进而破坏了比尔-朗伯定律的成立条件，影响后期模型的分析精度和检出限。光谱预处理可以消除大部分散射干扰，但对于某些多元非线性散射效应，光谱预处理会同时将那些比散射效应还弱的化学组分光谱信息湮没。

偏振调制光谱技术的出现将光谱分析探测由频率域和强度域拓展到偏振矢量领域。在传统光谱分析技术的基础上加上偏振手段，可进一步提高模型预测精度。2015年法国Alexia Gobrecht等人将偏振光谱调制元件与光谱分析设备相结合，在传统光纤光谱仪的基础上，分别在入射光路和反射光路设置起偏器、检偏器和相关非球面光纤耦合透镜，搭建出偏振光谱采集系统(参见《Analytica Chimica Acta》2015,853:486-494)。在国内，东北师范大学韩阳等人通过光纤将偏振镜头装置、野外便携式地物光谱仪和BRDF测试平台连接起来，搭建出偏振光谱测量仪，用于土壤湿度、土壤盐渍化和土壤肥力等方面检测(参见《红外与毫米波学报》2015,34(5):606-612)。

现有用于光谱分析的偏振调制光谱测试方法存在如下缺点：(1)偏振调制模式单一，只局限在偏振角度和入射方位角的调制上，不能充分利用偏振矢量信息提高光谱分析精度；(2)在硬件装置方面，现有偏振调制光谱采集装置大都为专用设备，成本高，结构复杂，调节效率低。

发明内容

针对现有偏振调制光谱测试方法和装置存在的不足，本发明提供了一种用于光谱分析的偏振调制光谱测试装置与测试方法，主要解决的技术问题包括：(1)物质反射线偏振度光谱的测试问题。(2)物质反射偏振度光谱的测试问题。(3)基于常规光纤光谱仪器的通用、简易型偏振调制光谱测试系统的搭建问题。发明目的如下：(1)测试方法层面，本发明在现有偏振角度调制方法的基础上，提出物质反射线偏振度光谱和反射偏振度光谱的测试方法，丰富物质偏振调制光谱的测试模式。(2)测试硬件装置层面，提出三种偏振调制光谱测试附件(反射光谱测试附件、偏振角调制附件和偏振度调制附件)，该三种测试附件配合市面上现有的常规光纤光谱仪器，可快速搭建出偏振调制光谱测试系统，降低现有偏振调制光谱测试装置的专用性和复杂性。