微小(xiǎo)型光纖光譜儀的發展及結構特點

　　随各個(gè)行(xíng)業的發展，對生(shēng)産商品的質量指标要求亦越來(lái)越高(gāo)，尤其在化工、造紙、食品、制(zhì)藥等過程行(xíng)業的生(shēng)産運行(xíng)中，需要随時(shí)關注體(tǐ)系物料的變化。對于變化的運行(xíng)過程，離線的實驗室分析結果的滞後性常迫使操作(zuò)者對實時(shí)情況一知半解就做(zuò)出判斷。為(wèi)終獲得(de)合格産品，以離線計量為(wèi)基礎的傳統質量體(tǐ)系正在向以在線或現場(chǎng)傳感器(qì)為(wèi)基礎的過程控制(zhì)新質量體(tǐ)系轉移。

　　目前，一般在線測量與控制(zhì)系統于溫度、壓力和(hé)流量等，而對過程中化學成分和(hé)許多(duō)物性變量仍不能進行(xíng)有(yǒu)效的連續測量，這些(xiē)特殊變量卻是表征生(shēng)産狀況的重要，甚至是決定性的指标參數，因此，在線光譜技術應運而生(shēng)，它是以現場(chǎng)狀況下基于分子水(shuǐ)平基礎上(shàng)的微觀物理(lǐ)量和(hé)微觀化學量的光譜傳感技術，依托于微小(xiǎo)型光纖光譜儀的使用，在化工、制(zhì)藥、輕工和(hé)高(gāo)分子材料等工業部門(mén)的過程監測中發揮着重要的作(zuò)用。

　　1.微小(xiǎo)型光纖光譜儀的出現

　　物質發射、吸收、散射的光輻射，其頻率和(hé)強度與物質的含量、成分、結構有(yǒu)确定的關系，基于光譜測量而衍生(shēng)出的應用也非常廣泛，因此，科研工作(zuò)者們根據應用的需要不斷地改進光譜儀器(qì)。

　　電(diàn)子技術和(hé)計算(suàn)機技術的迅猛發展，使光譜儀器(qì)向着高(gāo)精度、自動化、智能化的方向發展。許多(duō)應用領域對光譜儀器(qì)提出了更高(gāo)的要求，即光譜儀器(qì)的尺寸的縮小(xiǎo)比提高(gāo)其分辨率更為(wèi)重要。而傳統的光譜儀，雖然精度高(gāo)，但(dàn)存在體(tǐ)積大(dà)、價格高(gāo)、安裝調試困難、使用條件苛刻等不足，微小(xiǎo)型光譜儀便成了目前研究的熱點。在其發展過程中，主要有(yǒu)采用光栅作(zuò)為(wèi)分光元件和(hé)以幹涉原理(lǐ)進行(xíng)分光這兩類儀器(qì)。

　　自20世紀90年代以來(lái)，由于光纖具有(yǒu)很(hěn)高(gāo)的傳輸信息容量，可(kě)同時(shí)反映多(duō)維信息，這些(xiē)優勢相對于聲電(diàn)傳感器(qì)而言是*的。随光通(tōng)信技術對光纖的需求增長，開(kāi)發出低(dī)損耗的石英光纖，降低(dī)了成本，将光纖與光譜技術相結合的微型結構的光纖光譜儀引起了許多(duō)人(rén)的關注,并在各種光譜測量及相關領域得(de)到廣泛的應用，光纖光譜儀是微型光譜儀器(qì)發展的重要方向。

　　2.微小(xiǎo)型光纖光譜儀的結構及特點

　　傳統的光譜儀光學系統結構複雜，需通(tōng)過旋轉光栅對整個(gè)光譜進行(xíng)掃描，測量速度慢，并且對某些(xiē)樣品還(hái)需經過特定的預處理(lǐ)手段後，放在儀器(qì)的固定樣品室內(nèi)進行(xíng)測量。與之相比，微小(xiǎo)型光纖光譜儀有(yǒu)很(hěn)多(duō)優點，如：重量輕，體(tǐ)積小(xiǎo)，(體(tǐ)積隻有(yǒu)之前系統的1/1000，造價為(wèi)原來(lái)的1/10)，測量速度非常快，不必使用機械掃描就能獲取全譜數據，而且通(tōng)過光纖的傳導作(zuò)用，可(kě)脫離樣品室測量，适用于在線實時(shí)檢測。

　　光學平台

　　光譜儀微型化設計的實現得(de)益于攝譜結構，初的光學平台采用對稱式Czerny-Turner分光結構，荷蘭Avantes公司生(shēng)産的微小(xiǎo)型光纖光譜儀即使用了這種光學平台設計。光信号由光纖傳導經過一個(gè)标準的SMA905接口進入光譜儀內(nèi)部，經球面鏡準直，然後由一塊平面光栅分光後，将入射光分成按一定波長順序排列的單色光，再由聚焦鏡聚焦到一維線性CCD線性陣列探測器(qì)上(shàng)進行(xíng)檢測。

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