一种实现自适应谱线均衡的LIBS土壤检测设备的制作方法

    专利2022-07-11  96


    本实用新型一般涉及libs检测技术领域,具体涉及一种实现自适应谱线均衡的libs土壤检测系统及设备。



    背景技术:

    libs(laserinducedbreakdownspectroscopy)激光诱导击穿光谱仪是使用高峰值功率的脉冲激光照射样品,光束聚焦到一个很小的分析点。在激光照射的光斑区域,样品中的材料被烧蚀剥离,并在样品上方形成纳米粒子云团。由于激光光束的峰值能量是相当高的,其吸收及多光子电离效应增加了样品上方生成的气体和气溶胶云团的不透明性,即便只是很短暂的激光脉冲激发。由于激光的能量显著地被该云团吸收,等离子体逐渐形成。高能量的等离子体使纳米粒子熔化,将其中的原子激发并且发出光。原子发出的光可以被检测器捕获并记录为光谱,通过对光谱进行分析,即可获得样品中存在何种元素的信息,通过软件算法可以对光谱进行进一步的定性分析和定量分析。

    因此获取光谱的可靠性直接影响了元素的定性及定量分析,在现有技术中,通常是通过激光发出激光经过整形聚焦照射样品材料表面,通过光谱仪记录光谱。这就易造成以下几个问题:

    1、对应于不同的样品材料,受激光激发而发出的光子能量也存在不同,因此当通过设定值激发样品表面时,光谱仪绘制的光谱容易产生光谱强度超量程或光谱强度的最大值较低,影响测试结果。

    2、在绘制光谱时,样品表面的激发能量作为一项重要参数,而对于激光装置,由于经过反射镜反射或光路衰减,其激光器的设定值大于射入样品表面的激发能量值,这就导致最终绘制光谱数据的不准确。

    3、由于测试环境或设备的影响,绘制的光谱图像易产生谱线不均衡,导致测量结果不准确。



    技术实现要素:

    鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供可获得谱线均衡,高可靠性光谱的一种实现自适应谱线均衡的libs土壤检测系统及设备。

    本实用新型第一方面提供一种实现自适应谱线均衡的libs土壤检测系统,包括激光发射装置,预激发装置,控制模块,处理模块;所述预激发装置包括:可调节衰减器、光谱仪;所述激光发射装置包括:激光器;

    所述光谱仪具有用于拍摄光谱的收集镜,所述激光器用于发射激光至待测样品表面;所述可调节衰减器用于调节所述激光器的激光强度;

    所述光谱仪与所述处理模块输入端连接,所述处理模块配置用于接收所述光谱的最大强度值;

    所述控制模块的输入端与所述处理模块的输出端连接,所述控制模块的输出端与所述可调节衰减器连接;所述控制模块配置用于接收所述最大强度值并与内置于所述控制模块的最大标准强度值qbmax和/或最小标准强度值qbmin进行比较:

    若所述最大强度值大于所述最大标准强度值qbmax,则控制所述可调节衰减器衰减度以第一预设比例提高;

    若所述最大强度值小于所述最小标准强度值qbmin,则控制所述可调节衰减器衰减度以第二预设比例降低;

    若所述最大强度值大于等于所述最小标准强度值qbmin且小于等于所述最大标准强度值qbmax,则控制所述可调节衰减器以当前衰减度值进行衰减,控制所述光谱仪拍摄光谱并作为标准光谱。

    根据本申请实施例提供的技术方案,所述激光发射装置还包括:第一反射镜、第二反射镜、能量计、光束整形器、聚焦镜,激光偏转镜;使得所述激光器发射出的激光依次经过第一反射镜反射至所述可调节衰减器中,经过所述可调节衰减器进入至第二反射镜中,经过所述光束整形器整形进入聚焦镜中,经过所述聚焦镜聚焦射入所述激光偏转镜,进而经过所述激光偏转镜偏转射入至所述待测样品表面。

    根据本申请实施例提供的技术方案,所述所述土壤检测系统还包括分光装置,所述分光装置包括对应于所述第二反射镜设置的能量计,所述能量计与所述处理模块连接,用于实时检测所述激光经过所述第二反射镜的分光值em;

    所述处理模块还配置用于:接收所述分光值em,通过下述公式计算出激光射入待测样品表面的激光能量测量值q;

    β为第二反光镜的反射率,γ为光路衰减度,所述β与所述γ均为设定值。

    根据本申请实施例提供的技术方案,所述所述土壤检测系统还包括火花检测装置,所述火花检测装置包括:ccd相机,所述ccd相机用于拍摄所述待测样品表面的火花图像,所述ccd相机的输出端与所述处理模块的输入端连接。

    所述处理模块还配置用于:接收所述火花图像;获取所述火花图像上的所有像素点;确定火花图像的边界;将火花边界内的像素点进行面积积分,计算火花面积;将火花边界内的像素点进行强度积分,计算火花强度;

    所述处理模块还配置用于:将所述火花面积、火花强度、标准光谱以及激光能量测量值q组成序列,并输入至神经网络算法,输出最终光谱。

    根据本申请实施例提供的技术方案,所述土壤检测系统还包括聚焦设备,所述聚焦设备包括:升降平台、红光发射器;所述升降平台与所述控制模块输出端连接,用于控制所述升降平台升降;所述升降平台上设有所述待测样品;所述红光发射器用于以倾斜角度发射红光并贯穿对焦平面的中心位置;所述cdd相机还用于拍摄实时的红光图像以及聚焦图像;

    所述处理模块还配置用于接收所述红光图像以及聚焦图像;根据所述红光图像计算每个所述红光图像中心位置坐标以及红光光斑坐标;根据所述聚焦图像计算所述聚焦图像的清晰度参数,将所述清晰度参数值发送给所述控制模块;

    所述控制模块还配置用于:

    控制所述升降平台升降;

    当获取到所述红光光斑坐标时,则获取所述红光图像中心位置坐标,判断所述中心位置坐标与所述红光光斑坐标相等时,控制所述升降平台停止升降;

    当无法获取所述红光光斑坐标时,则获取所述清晰度参数值,获取最大清晰度参数值所对应的所述升降平台的位置,生成驱动指令控制所述升降平台移动至相应的对焦位置。

    本实用新型第二方面提供一种实现自适应谱线均衡的libs土壤检测设备,包括实验台本体,所述实验台本体顶部贯穿有通孔;

    所述实验台本体内位于所述通孔下方安装有升降平台;

    所述实验台本体顶部安装有激光发射装置、分光装置以及预激发装置;所述激光发射装置包括:激光器、第一反射镜、第二反射镜、光束整形器、聚焦镜、激光偏转镜;所述分光装置包括可调节衰减器;所述激光器用于发射激光,使得所述激光依次经过所述第一反射镜、可调节衰减器、第二反射镜、光束整形器、聚焦镜,激光偏转镜并通过所述通孔进入至待测样品表面;所述预激发装置包括能量计,所述能量计用于测量所述第二反射镜分光值;

    所述激光偏转镜位于所述通孔上方,所述激光偏转镜上方设有可见光偏转镜以及ccd相机;所述ccd相机用于通过所述可见光偏转镜拍摄待测样品图像。

    所述通孔上方还安装有光谱仪以及红光发射器;所述光谱仪用于拍摄所述待测样品光谱,所述红光发射器用于倾斜发射红光并贯穿所述ccd相机焦平面的中心位置。

    根据本申请实施例提供的技术方案,所述实验台本体侧壁和/或底部开设有若干个输入孔以及输出孔,所述输入孔用于向所述实验台本体内输入惰性气体或清洗剂;所述输出孔用于排气或排出清洗剂。

    根据本申请实施例提供的技术方案,所述升降平台上可拆卸的安装有载物体,所述载物体用于放置待测样品。

    本实用新型的优点在于:通过激光器发射激光并经过可调节衰减器射入至待测样品表面,使得所述待测样品被激发,此时光谱仪通过收集镜获取原始光谱并发送至处理模块中,处理模块将原始光谱中的最大强度值发送至处理模块中,进而处理模块将原始光谱最大强度值与最大标准强度值qbmax和/或最小标准强度值qbmin进行比较;进而不断调节可调节衰减器的衰减度,使得最终可以获得光谱强度最大值位于最大标准强度值qbmax与最小标准强度值qbmin之间的标准光谱。由于所述标准光谱的最大强度值位于最大标准强度值qbmax与最小标准强度值qbmin之间,使得标准光谱强度不超量程且不会产生光谱强度的最大值较低的情况,减小了实验误差,有助于测量结果的准确性。

    进一步的,在绘制光谱时,样品表面的激发能量作为一项重要参数,而对于激光装置,由于经过反射镜反射或光路衰减,其激光器的设定值大于射入样品表面的激发能量值,这就导致最终绘制光谱数据的不准确。通过分光计测量所述激光分光值em,并通过处理模块计算激光到达待测样品表面的激光能量测量值q;这种方式下可更精确的计算出激光到达所述待测样品表面的能量值,避免了因激光发射过程中,由于衰减、反射等造成激光能量损失,导致最终绘制光谱数据的不准确的现象。

    进一步的,通过ccd相机拍摄待测样品火花图像并传送至处理模块中,处理模块通过图像处理进而确定火花图像的边界并将火花边界内的像素点进行面积积分,计算火花面积;将火花边界内的像素点进行强度积分,计算火花强度;最后,处理模块将所述火花面积与火花强度作为两个运算参数,与标准光谱和激光能量测量值q组成序列,进入神经网络算法,获取最终光谱。通过借助于火花面积、火花图像、标准光谱和激光能量测量值q参数进行光谱修正,获取的最终光谱谱线均衡,可靠性强,提高了光谱的准确性。

    附图说明

    通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:

    图1为本实用新型提供的一种基于libs的土壤检测系统原理图;

    图2为本实用新型提供的一种基于libs的土壤检测装置的俯视结构示意图;

    图3为图2所示土壤检测装置的主视结构示意图;

    图4为图2所示土壤检测装置的侧视结构示意图;

    图中标号:

    1、激光器;2、第一反射镜;3、可调节衰减器;4、第二反射镜;5、光束整形器;6、聚焦镜;7、激光偏转镜;8、收集镜;9、光谱仪;10、能量计;11、升降平台;12、可见光偏转镜;13、载物体;14、ccd相机;15、待测样品;16、红光发射器;17、试验台本体;18、通孔;19、输入孔;20、输出孔;

    具体实施方式

    下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与发明相关的部分。

    需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

    实施例1

    请参考图1为本实用新型提供的一种实现自适应谱线均衡的libs土壤检测系统,包括激光发射装置,预激发装置,控制模块,处理模块;所述预激发装置包括:可调节衰减器3、光谱仪9;所述激光发射装置包括:激光器1;

    所述光谱仪9具有用于拍摄光谱的收集镜8,所述激光器1用于发射激光至待测样品15表面;所述可调节衰减器3用于调节所述激光器1的激光强度;

    所述光谱仪9与所述处理模块输入端连接,所述处理模块配置用于接收所述光谱的最大强度值;

    所述控制模块的输入端与所述处理模块的输出端连接,所述控制模块的输出端与所述可调节衰减器3连接;所述控制模块配置用于接收所述最大强度值并与内置于所述控制模块的最大标准强度值qbmax和/或最小标准强度值qbmin进行比较:

    若所述最大强度值大于所述最大标准强度值qbmax,则控制所述可调节衰减器3衰减度以第一预设比例提高;

    若所述最大强度值小于所述最小标准强度值qbmin,则控制所述可调节衰减器3衰减度以第二预设比例降低;

    若所述最大强度值大于等于所述最小标准强度值qbmin且小于等于所述最大标准强度值qbmax,则控制所述可调节衰减器3以当前衰减度值进行衰减,并控制所述光谱仪9拍摄光谱并作为标准光谱。

    工作原理:为了进一步说明其工作原理,本实施例设定最大标准强度值qbmax为98%,所述最小标准强度值qbmin为97%,设定第一预设比例与第二预设比例为1%,设定最大强度值为99%;可调节衰减器3的衰减度为0%;

    工作原理如下:装置正常工作时,所述激光发射装置发射激光并经过可调节衰减器3衰减射入至待测样品表面,此时收集镜8拍摄样品表面的光谱并发送至所述处理模块中,所述处理模块获取所述光谱,计算其光谱强度的最大值并将所述光谱强度最大值发送至所述控制模块,需要进一步说明的是,所述最大强度值为光谱图像纵坐标的最大值,例如所述最大强度值为99%,所述控制模块通过将所述最大强度值与所述控制模块内设定的最大标准强度值qbmax以及最小标准强度值qbmin进行比较;

    判断99%大于最大标准强度值98%,因此控制模块控制所述可调节衰减器将衰减度按照第一预设比例1%提高,即此时衰减度为1%;此时激光通过可调节衰减器3以1%衰减度衰减,收集镜8继续拍摄样品表面的光谱并发送至所述处理模块中,所述处理模块获取所述光谱,计算其光谱强度的最大强度值并将所述光谱强度最大值发送至所述控制模块,例如此时最大强度值为97.5%;

    判断最大强度值97.5%小于最大标准强度值98%且大于最小标准强度值97%,此时控制所述可调节衰减器3以当前衰减度值1%进行衰减,并控制所述光谱仪9拍摄光谱并作为标准光谱。

    因此,通过上述可调节衰减器3、光谱仪9以及控制模块、处理模块的相互配合,通过可调节衰减器3的自动调节,最终得到了标准光谱,实现了将光谱强度最大值控制在一定范围,既不会因其最大光谱强度超量程或最大光谱强度值太低而导致绘制光谱数据的不准确。

    需要进一步说明的是,所述最大标准强度值qbmax或最小标准强度值qbmin可根据实际情况进行设定,原则上其设定值应接近所述光谱的最大量程100%,但同时由于激光发射能量存在波动,一般的可将所述最大标准强度值qbmax设定为98%,最小标准强度值qbmin设定为97%;

    所述可调节衰减器3的最小调节比例为1%,为了保证调节的准确性,所述第一预设比例以及第二预设比例可设定为1%;

    其中,在激光发射装置的优选实施方式中,所述激光发射装置还包括:第一反射镜2、第二反射镜4、光束整形器5、聚焦镜6,激光偏转镜7;使得所述激光器1发射出的激光依次经过第一反射镜2反射至所述可调节衰减器3中,经过所述可调节衰减器3进入至第二反射镜4中,经过所述光束整形器5整形进入聚焦镜6中,经过所述聚焦镜6聚焦射入所述激光偏转镜7,进而经过所述激光偏转镜7偏转射入至所述待测样品15表面。

    具体的,所述第一反射镜2以及第二反射镜4用于滤除发射的激光中可见光部分,同时通过设置第一反射镜2以及第二反射镜4使得装置结构紧凑,所述光束整形器5用于对光束整形,所述聚焦镜6用于对激光光路聚焦,所述激光偏转镜7用于偏转激光光路并射入至待测样品表面。

    其中,在所述土壤检测系统的优选实施方式中,所述土壤检测系统还包括分光装置,所述分光装置包括对应于所述第二反射镜4设置的能量计10,所述能量计10与所述处理模块连接,用于实时检测所述激光经过所述第二反射镜4的分光值em;

    所述处理模块还配置用于:接收所述分光值em,通过下述公式计算出激光射入待测样品15表面的激光能量测量值q;

    β为第二反光镜的反射率,γ为光路衰减度,所述β与所述γ均为设定值。

    具体的,在绘制光谱时,样品表面的激发能量作为一项重要参数,而对于激光装置,由于经过反射镜反射或光路衰减,其激光器的设定值大于射入样品表面的激发能量值,这就导致最终绘制光谱数据的不准确。通过能量计检测激光分光值em,并通过处理模块计算激光到达待测样品表面的激光能量测量值q;这种方式下可更精确的计算出激光到达所述待测样品表面的能量值,避免了因激光发射过程中,由于衰减、反射等造成激光能量损失,导致最终绘制光谱数据的不准确的现象。

    其中,在所述土壤检测系统的优选实施方式中,所述土壤检测系统还包括火花检测装置,所述火花检测装置包括:ccd相机14,所述ccd相机14用于拍摄所述待测样品15表面的火花图像,所述ccd相机14的输出端与所述处理模块的输入端连接。

    所述处理模块还配置用于:接收所述火花图像;获取所述火花图像上的所有像素点;确定火花图像的边界;将火花边界内的像素点进行面积积分,计算火花面积;将火花边界内的像素点进行强度积分,计算火花强度;

    所述处理模块还配置用于:将所述火花面积、火花强度、标准光谱以及激光能量测量值q组成序列,并输入至神经网络算法,输出最终光谱。

    工作原理:当激光射入至待测样品15表面时,所述待测样品被激发,此时通过ccd相机14拍摄待测样品15的火花图像并发送至处理模块,所述处理模块通过接收所述火花图像;获取所述火花图像上的所有像素点;确定火花图像的边界;将火花边界内的像素点进行面积积分,计算火花面积;将火花边界内的像素点进行强度积分,计算火花强度;同时,将所述火花面积、火花强度、标准光谱以及激光能量测量值q组成序列,并输入至神经网络算法,输出最终光谱。

    具体的,在确定火花边界的过程中,可采用fastedge算法即快速检测算法,所述快速检测算法为现有技术;当然,本实用新型实施例不限定采用何种技术获取火花边界,也可以采用现有技术中其他边界算法获取边界。

    具体的,所述神经网络算法为误差反向传播人工神经网络算法,其训练公式可如下所示:

    其中:

    y是输出;

    f(x)为激励函数;

    xi是第i个神经元的输入;

    ωi是第i个神经元的连接权重;

    θ为阈值。

    具体训练过程如下:

    获取n个标准光谱向量、获取与n个标准光谱向量依次对应的火花面积火花强度和激光能量测量值q;并构成上述神经网络算法的神经元的输入序列xi(i=1……n);

    获取n个标准光谱向量对应的均值,构成上述神经网络算法的输出序列yi(i=1……n)。

    将输入序列xi(i=1……n)与输出序列yi(i=1……n)依次对应进行训练,训练过程为现有技术,此处不加赘述。以此将得到的最优网络结构和参数记为net,所述net中包含神经网络层数,每层节点数,激励函数、以及每个神经元的链接权重和阈值。

    最终,net即为训练完成的误差反向传播人工神经网络。以该误差反向传播人工神经网络为基础。

    获取一标准光谱向量、获取与一标准光谱向量依次对应的火花面积火花强度和激光能量测量值q;并构成上述神经网络算法的输入;基于上述误差反向传播人工神经网络,最终得到预期的最终光谱序列。

    在上述误差反向传播人工神经网络算法中,火花面积在一定程度上反映了被激发物质的数量,火花强度则反映了在火花面积范围内物质被激发的总强度,激光能量测量值反映了激光能量的实际值,相较于现有技术而言,上述训练过程将火花面积、火花强度与激光能量测量值q纳入神经网络系统中,将其作为标准光谱进行修正因素;有利于提高光谱分析的可靠性。

    其中,在所述土壤检测系统的优选实施方式中,所述土壤检测系统还包括聚焦设备,所述聚焦设备包括:升降平台11、红光发射器16;所述升降平台11与所述控制模块输出端连接,用于控制所述升降平台11升降;所述升降平台11上设有所述待测样品15;所述红光发射器16用于以倾斜角度发射红光并贯穿对焦平面的中心位置;所述cdd相机14还用于拍摄实时的红光图像以及聚焦图像;

    所述处理模块还配置用于接收所述红光图像以及聚焦图像;根据所述红光图像计算每个所述红光图像中心位置坐标以及红光光斑坐标;根据所述聚焦图像计算所述聚焦图像的清晰度参数,将所述清晰度参数值发送给所述控制模块;

    所述控制模块还配置用于:

    控制所述升降平台11升降;

    当获取到所述红光光斑坐标时,则获取所述红光图像中心位置坐标,判断所述中心位置坐标与所述红光光斑坐标相等时,控制所述升降平台11停止升降;

    当无法获取所述红光光斑坐标时,则获取所述清晰度参数值,获取最大清晰度参数值所对应的所述升降平台11的位置,生成驱动指令控制所述升降平台11移动至相应的对焦位置。

    具体的,所述升降平台11用于升降,可通过内置于所述升降平台11内的升降丝杠以及升降电机配合实现升降的功能。

    需要进一步说明的是,无法获取红光光斑坐标主要是由于当所述待测样品表面较为光滑时,红光照射所述待测样品表面时发生折射现象,使得所述红光图像上不存在红光光斑,即所述处理模块无法识别红光光斑位置,此时控制模块通过获取所述清晰度参数值,以清晰度对焦的方式进行对焦。

    现有技术中,对焦过程仅仅采用相机清晰度对焦方式,而待测样品中由于部分为粗糙表面,光路射入至待测样品表面时,易产生漫反射,导致无法清晰聚焦,影响测试进程。

    因此可通过设置红光发射器16发射红光作为辅助光并将所述红光设定为以倾斜角度贯穿对焦平面的中心位置,通过调整升降平台11,并随之获得待测样品实时的红光图像;可以知道的是,在随着待测样品不断升降,待测样品的实时红光图像上伴随着红光光斑的移动,当所述红光光斑移动至所述红光图像的中心位置,则表示所述待测样品移动至对应的焦平面上,因此通过红光辅助对焦的方式,可以防止由于待测样品粗糙表面,而产生无法清晰聚焦的现象。当然,可以知道的是,获取的所述待测样品红光图像,应保证所述红光图像的中心位置与所述对焦平面的中心位置重合。

    而当所述待测样品表面为光滑表面时,红光射入至待测样品表面,易造成反射,导致无法获取红光光斑,此时可切换为清晰度对焦的方式进行对焦。

    通过获取所述待测样品对应高度的清晰度参数值并获取所述清晰度参数值的最大值以及清晰度参数值的最大值所对应的位置,进而控制所述待测样品移动至相应高度,完成对焦。

    为了进一步描述清晰度对焦的原理,所述控制模块具体控制逻辑可如下所述:

    调节待测样品的高度;获取所述待测样品清晰度图像;

    判断所述清晰度图像的清晰度参数值增大时,获取当前位置为第一位置,控制所述待测样品继续沿这一方向垂直移动,判断所述清晰度参数开始减小时,获取当前位置为第二位置,控制升降平台11升降至第一位置与第二位置间对应所述清晰度图像清晰度最大的位置,并进行所述调整原始光谱最大强度值步骤;

    判断所述清晰度图像清晰度参数减小时,获取当前位置为第三位置,控制所述升降平台11沿反方向垂直移动,判断所述清晰度参数开始增大时,获取当前位置为第四位置,控制所述升降平台11继续沿所述反方向垂直移动,判断所述清晰度参数开始减小时,获取当前位置为第五位置,控制待测样品升降至第五位置与第四位置间对应所述清晰度图像清晰度最大的位置,并进行所述调整原始光谱最大强度值步骤。

    实施例2

    请参考图2为本实用新型提供的一种实现自适应谱线均衡的libs土壤检测设备,包括实验台本体17,所述实验台本体17顶部贯穿有通孔18;

    所述实验台本体17内位于所述通孔18下方安装有升降平台11;

    所述实验台本体17顶部安装有激光发射装置、分光装置以及预激发装置;如图3至图4所示,所述激光发射装置包括:激光器1、第一反射镜2、第二反射镜4、光束整形器5、聚焦镜6、激光偏转镜7;所述分光装置包括可调节衰减器3;所述激光器1用于发射激光,使得所述激光依次经过所述第一反射镜2、可调节衰减器3、第二反射镜4、光束整形器5、聚焦镜6,激光偏转镜7并通过所述通孔18进入至待测样品15表面;所述预激发装置包括能量计10,所述能量计10用于测量所述第二反射镜4分光值;

    所述激光偏转镜7位于所述通孔18上方,所述激光偏转镜7上方设有可见光偏转镜12以及ccd相机14,如图4所示;所述ccd相机14用于通过所述可见光偏转镜12偏转拍摄待测样品15图像。

    所述通孔18上方还安装有光谱仪9以及红光发射器16;所述光谱仪9用于拍摄所述待测样品15光谱,所述红光发射器16用于倾斜发射红光并贯穿所述ccd相机14焦平面的中心位置。

    通过上述结构,装置工作时,所述升降平台11带动所述待测样品升降,通过ccd相机与所述升降平台11的配合实现对焦,同时所述红光发射器16可用于进行辅助对焦,其对焦过程可如上述实施例中所述,所述激光器1发射激光依次通过所述第一偏转镜偏转2、可调节衰减器3衰减、第二偏转镜4偏转、光束整形器5整形、聚焦镜6聚焦、激光偏转镜7偏转最终通过所述通孔18射入所述待测样品15表面,由于所述可见光偏转镜12位于所述激光偏转镜7及待测样品上方,因此所述ccd相机可通过所述可见光偏转镜12拍摄所述待测样品的图像。

    其中,在所述实验台本体17的优选实施方式中,所述实验台本体17侧壁和/或底部开设有若干个输入孔19以及输出孔20,所述输入孔19用于向所述实验台本体17内输入惰性气体或清洗剂;所述输出孔20用于排气或排出清洗剂。

    所述实验台本体17侧壁和/或底部开设有若干个输入孔19以及输出孔20,当所述激光器1激发所述待测样品时,为了防止空气中其他元素对实验产生影响,同时由于激光可瞬间对所述待测样品15完成激发,实验过程时间较短,因此可沿所述试验台本体17开设的输入孔19向所述待测样品15表面冲入惰性气体,而后通过所述输出孔20排出;其次,在对不同待测样品15进行试验时,为了防止待测样品15间形成干扰,可通过向所述输入孔19内输入清洗液,例如纯水,达到对设备清洗的作用,同时通过输出孔20对清洗液进行排放;进一步的,还可对应所述输出孔20安装收集管道,以便对排放的清洗液进行集中回收处理。

    其中,在所述升降平台11的优选实施方式中,所述升降平台11上可拆卸的安装有载物体13,所述载物体13用于放置待测样品15。

    通过在所述升降平台11上可拆卸安装有载物体13,使得检测粉末状或颗粒状待测样品时可防止在所述载物体13内,便于检测;当待测样品体积较大时,可通过将所述载物体13拆卸,将所述待测样品放置在升降平台顶部;其中,所述升降平台11顶部可设置凹槽,所述载物体13底部对应设置滑块,使得所述载物体13可拆卸的安装在所述升降平台11顶部。

    以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。


    技术特征:

    1.一种实现自适应谱线均衡的libs土壤检测设备,其特征在于:包括实验台本体(17),所述实验台本体(17)顶部贯穿有通孔(18);

    所述实验台本体(17)内位于所述通孔(18)下方安装有升降平台(11);

    所述实验台本体(17)顶部安装有激光发射装置、分光装置以及预激发装置;所述激光发射装置包括:激光器(1)、第一反射镜(2)、第二反射镜(4)、光束整形器(5)、聚焦镜(6)、激光偏转镜(7);所述分光装置包括可调节衰减器(3);所述激光器(1)用于发射激光,使得所述激光依次经过所述第一反射镜(2)、可调节衰减器(3)、第二反射镜(4)、光束整形器(5)、聚焦镜(6),激光偏转镜(7)并通过所述通孔(18)进入至待测样品(15)表面;所述预激发装置包括能量计(10),所述能量计(10)用于测量所述第二反射镜(4)分光值;

    所述激光偏转镜(7)位于所述通孔(18)上方,所述激光偏转镜(7)上方设有可见光偏转镜(12)以及ccd相机(14);所述ccd相机(14)用于通过所述可见光偏转镜(12)偏转拍摄待测样品(15)图像;

    所述通孔(18)上方还安装有光谱仪(9)以及红光发射器(16);所述光谱仪(9)用于拍摄所述待测样品(15)光谱,所述红光发射器(16)用于倾斜发射红光并贯穿所述ccd相机(14)焦平面的中心位置。

    2.根据权利要求1所述的土壤检测设备,其特征在于:所述实验台本体(17)侧壁和/或底部开设有若干个输入孔(19)以及输出孔(20),所述输入孔(19)用于向所述实验台本体(17)内输入惰性气体或清洗剂;所述输出孔(20)用于排气或排出清洗剂。

    3.根据权利要求2所述的土壤检测设备,其特征在于:所述升降平台(11)上可拆卸的安装有载物体(13),所述载物体(13)用于放置待测样品(15)。

    技术总结
    本申请提供一种实现自适应谱线均衡的LIBS土壤检测设备,包括实验台本体,实验台本体顶部贯穿有通孔;实验台本体内位于通孔下方安装有升降平台;实验台本体顶部安装有激光发射装置、分光装置以及预激发装置;激光偏转镜位于所述通孔上方,激光偏转镜上方设有可见光偏转镜以及CCD相机;CCD相机用于通过可见光偏转镜偏转拍摄待测样品图像;通孔上方还安装有光谱仪以及红光发射器;光谱仪用于拍摄待测样品光谱,红光发射器用于倾斜发射红光并贯穿所述CCD相机焦平面的中心位置。本申请提供的LIBS土壤检测设备结构简单,便于进行LIBS土壤检测,提高了工作效率。

    技术研发人员:王锐;马晓红;贺新;范东宇
    受保护的技术使用者:华谱智能科技(天津)有限公司
    技术研发日:2020.07.21
    技术公布日:2021.03.12

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