專利名稱：車載拉曼光譜土壤檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及土壤養(yǎng)分實(shí)時(shí)在線檢測(cè)技術(shù)，具體涉及一種對(duì)土壤中磷元素含量檢測(cè)的車載拉曼光譜土壤檢測(cè)儀。
背景技術(shù)：
磷元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，其含量直接影響植物的長(zhǎng)勢(shì)和收獲產(chǎn)量及品質(zhì)。因此有必要掌握土壤中磷元素的空間分布，為精準(zhǔn)施肥提供技術(shù)參數(shù)。精準(zhǔn)施肥不僅可以提高肥料的利用率，而且可以減小對(duì)土壤環(huán)境的污染。傳統(tǒng)土壤中磷元素的檢測(cè)主要是實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法，如鑰銻抗比色法、分光光度法。這些測(cè)量方法操作繁瑣、耗時(shí)、費(fèi)力，且不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。因此有必要發(fā)展一種快速、實(shí)時(shí)、簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法。激光 拉曼光譜技術(shù)是將激光技術(shù)和拉曼技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的一種技術(shù)，它具有快速、檢測(cè)靈敏度高、無(wú)需制樣等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于材料、石油、化工、生物、環(huán)保、地質(zhì)等領(lǐng)域。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)土壤中磷元素的在線分析現(xiàn)狀以及精準(zhǔn)施肥的需要，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提出了一種可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線、快速檢測(cè)土壤中磷元素的車載拉曼光譜土壤檢測(cè)儀。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種車載拉曼光譜檢測(cè)儀，包括一箱體、設(shè)于箱體內(nèi)的鋁板、筆記本電腦組成，其特征在于所述的鋁板上安裝有激光控制器、半導(dǎo)體激光器、CCD光纖光譜儀及為系統(tǒng)供電的電源，所述的激光控制器與半導(dǎo)體激光器連接，所述的半導(dǎo)體激光器連接有光纖拉曼探頭，所述的光纖拉曼探頭與CCD光纖光譜儀連接，所述的激光控制器通過(guò)電纜線與筆記本電腦連接。所述的光纖拉曼探頭包括不銹鋼箱及封裝在不銹鋼箱內(nèi)的不銹鋼板，所述的不銹鋼板上固定有入射光纖、一對(duì)準(zhǔn)直透鏡、一對(duì)帶通濾光片、一對(duì)聚焦透鏡和收集光纖。所述的入射光纖為單根光纖，所述的收集光纖由至少兩根光纖組成的光纖匝構(gòu)成。所述的入射光纖和收集光纖成一定的角度。所述的收集光纖為稀土摻雜光纖，該類光纖可以降低光纖自身產(chǎn)生的拉曼信號(hào)，所述的收集光纖輸入端為近圓形分布，輸出端為近線性排列。所述的鋁板上還設(shè)有兩個(gè)微型風(fēng)扇。本實(shí)用新型在工作時(shí)，半導(dǎo)體激光器輸出的光束經(jīng)耦合器耦合進(jìn)入光纖拉曼探頭，通過(guò)聚焦透鏡聚焦于樣品，樣品產(chǎn)生的拉曼光被光纖拉曼探頭收集，經(jīng)特制的光纖耦合進(jìn)入CCD光纖光譜儀，CCD光纖光譜儀輸出的信號(hào)通過(guò)USB接口輸入筆記本電腦進(jìn)行分析顯不。本實(shí)用新型的有益效果是與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比較，本實(shí)用新型具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(I)檢測(cè)樣品無(wú)需制樣和預(yù)處理；(2)對(duì)樣品幾乎無(wú)破壞；(3)可以車載工作或靜態(tài)工作；(4)對(duì)土壤中磷元素實(shí)時(shí)、快速、在線檢測(cè)。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本實(shí)用新型光纖拉曼探頭結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為本實(shí)用新型收集光纖輸入端分布結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型收集光纖輸出端分布結(jié)構(gòu)圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖I所示，一種車載拉曼光譜土壤檢測(cè)儀，由箱體、設(shè)于箱體內(nèi)的鋁板I、筆記本電腦7組成，鋁板I上安裝有激光控制器2、半導(dǎo)體激光器3、TE致冷溫控的CCD光纖光譜儀5、兩個(gè)微型風(fēng)扇8及為系統(tǒng)供電的電源，激光控制器2與半導(dǎo)體激光器3連接，半導(dǎo)體激光器3連接有光纖拉曼探頭4，光纖拉曼探頭4與CCD光纖光譜儀5連接，激光控制器2通過(guò)電纜線與筆記本電腦7連接，在筆記本電腦7里設(shè)有用G語(yǔ)言(Labview)編寫了一套激光器控制和數(shù)據(jù)分析處理的程序，半導(dǎo)體激光器3采用12V鋰電池供電，采用用于拉曼光譜的高穩(wěn)定性能的半導(dǎo)體激光器3，線寬小于0. 2nm，輸出功率500mW，光學(xué)功率穩(wěn)定性小于0. 3% (p-p超過(guò)8小時(shí))。如圖2所示，光纖拉曼探頭4包括不銹鋼箱及封裝在不銹鋼箱內(nèi)的不銹鋼板，不銹鋼板上固定有入射光纖46、一對(duì)準(zhǔn)直透鏡44、一對(duì)帶通濾光片43、一對(duì)聚焦透鏡42及收集光纖41，入射光纖46為單根光纖，收集光纖41由多根光纖組成的光纖匝構(gòu)成(光纖根數(shù)由使用的光譜儀確定)，入射光纖46和收集光纖41成一定的角度，收集光纖41為稀土摻雜光纖，該類光纖可以降低光纖自身產(chǎn)生的拉曼信號(hào)，如圖3、圖4所示，收集光纖41輸入端為近圓形分布，輸出端為近線性排列，入射光路中的帶通濾光片43有效的過(guò)濾雜散光，出射光路中的高通濾光片43只允許拉曼光進(jìn)入光譜儀，不銹鋼箱在光束的出射端裝有藍(lán)寶石窗片，激光光束和拉曼光可以通過(guò)該窗片。如圖5所示，本實(shí)用新型在使用時(shí)，采用車載式犁頭9，犁頭9底部有藍(lán)寶石窗片，光纖拉曼探頭4可以固定在犁頭9上，探頭正對(duì)犁頭9底部窗口，激光光束通過(guò)犁頭9底部窗口入射到土壤中。半導(dǎo)體激光器3輸出的光束經(jīng)透鏡耦合到光纖拉曼探頭4的入射光纖46，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡44、帶通濾光片43、聚焦透鏡42后，聚焦到樣品45上，樣品45被激發(fā)產(chǎn)生的拉曼光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡44、高通濾光片43、聚焦透鏡42后，被收集光纖41收集、耦合進(jìn)入CXD光纖光譜儀5，由USB接口通訊輸入到筆記本電腦7進(jìn)行分析。[0027]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán) 利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求1.車載拉曼光譜土壌檢測(cè)儀，包括一箱體、設(shè)于箱體內(nèi)的鋁板、筆記本電腦組成，其特征在于所述的鋁板上安裝有激光控制器、半導(dǎo)體激光器、CCD光纖光譜儀及為系統(tǒng)供電的電源，所述的激光控制器與半導(dǎo)體激光器連接，所述的半導(dǎo)體激光器連接有光纖拉曼探頭，所述的光纖拉曼探頭與CCD光纖光譜儀連接，所述的激光控制器通過(guò)電纜線與筆記本電腦連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車載拉曼光譜土壤檢測(cè)儀，其特征在于所述的光纖拉曼探頭包括不銹鋼箱及封裝在不銹鋼箱內(nèi)的不銹鋼板，所述的不銹鋼板上固定有入射光纖、一對(duì)準(zhǔn)直透鏡、一對(duì)帶通濾光片、ー對(duì)聚焦透鏡、收集光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載拉曼光譜土壤檢測(cè)儀，其特征在于所述的入射光纖為單根光纖，所述的收集光纖由至少兩根光纖組成的光纖阻構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載拉曼光譜土壤檢測(cè)儀，其特征在于所述的入射光纖和收集光纖成一定的角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載拉曼光譜土壤檢測(cè)儀，其特征在于所述的收集光纖為稀土摻雜光纖，所述的收集光纖輸入端為近圓形分布，輸出端為近線性排列。
專利摘要一種車載拉曼光譜土壤檢測(cè)儀，涉及土壤養(yǎng)分實(shí)時(shí)在線檢測(cè)技術(shù)，包括一箱體、設(shè)于箱體內(nèi)的鋁板、筆記本電腦組成，其特征在于所述的鋁板上安裝有激光控制器、半導(dǎo)體激光器、CCD光纖光譜儀及為系統(tǒng)供電的電源，所述的激光控制器與半導(dǎo)體激光器連接，所述的半導(dǎo)體激光器連接有光纖拉曼探頭，所述的光纖拉曼探頭與CCD光纖光譜儀連接，所述的激光控制器通過(guò)電纜線與筆記本電腦連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，適用于對(duì)土壤成分的分析，特別是土壤中磷元素的檢測(cè)，不僅可以在車載狀態(tài)下工作，而且可以在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)工作。
文檔編號(hào)G01N21/65GK202421071SQ20112052350
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者宋良圖, 莊重, 汪六三, 汪玉冰, 王儒敬, 陳鵬, 魯翠萍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院