(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210357233.1 (22)申请日 2022.04.07 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114441474 A (43)申请公布日 2022.05.06 (73)专利权人 安徽中科谱康科技有限公司 地址 230000 安徽省合肥市高新区习友路 2666号中科院合肥技术创新工程院2 号楼307室 (72)发明人 张洪明　胡乃银　 (74)专利代理 机构 合肥金律专利代理事务所 (普通合伙) 34184 专利代理师 程笃庆 (51)Int.Cl. G01N 21/359(2014.01) G01N 21/01(2006.01)(56)对比文件 CN 205157054 U,2016.04.13 CN 103616074 A,2014.0 3.05 CN 113448077 A,2021.09.28 CN 108801972 A,2018.1 1.13 CN 101509869 A,20 09.08.19 CN 109683 307 A,2019.04.26 US 201010 3498 A1,2010.04.2 9 KR 20170 030663 A,2017.0 3.20 万顺宽 等.基 于温度修 正模型的柴油凝点 快速检测方法. 《光谱学与光谱分析》 .2021, Liu Hongming,et al.Pri nciple and optimum analysis of s mall near-i nfrared spectrometers based o n digital micromir ror device. 《I nfrared and Laser Engineering》 .2021, 审查员 詹晨希 (54)发明名称 一种近红外光谱仪及其控制方法和系统 (57)摘要 本发明公开了一种近红外光谱仪及其控制 方法和系统， 光谱仪包括数字微镜DMD和单点探 测器； 数字微镜DMD， 根据各波长光谱强度对样品 指标影响的权重系数和DMD中各波长位置有效反 射微镜数量的关系， 控制DMD中各波长位置的有 效反射微镜的数量和角度， 以将经过有效反射微 镜的近红外光全部反射到单点探测器； 单点探测 器， 根据接收到的近红外光计算其光谱强度以得 到样品指标。 该近红外光谱仪， 通过DMD实现了对 光谱强度进行加权求和的效果， 无需根据波长执 行逐次扫描， 无需在光谱检测之后进行大量的数 据计算， 降低了测量时间和系统成本， 提高了测 量效率和 测量准确性。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 114441474 B 2022.07.01 CN 114441474 B 1.一种近红外光谱仪， 其特 征在于， 包括： 数字微镜DMD和单点探测器； 数字微镜DMD， 根据各波长光谱强度对样品指标影响的权重系数和 DMD中各波长位置有 效反射微镜数量的关系， 控制D MD中各波长位置的有效反射微镜的数量和角度， 以将经过有 效反射微镜的近红外光全部反射到单点探测器； 单点探测器， 根据接收到的近红外光计算 其光谱强度以得到样品指标； 根据各波长光谱强度对样品指标影响的权重系数和DMD中各波长位置有效反射微镜数 量的关系， 包括： 通过建立样品指标y与光谱强度x的函数模型： y=x1∙β1+x2∙β2+…+xm∙βm+β0， 得到各波长 光谱强度对样品指标影响的权重系数： β1， β2，…， βm， β0， 其中， m为波 长位置参数； 权重系数βi 为正值或负值， i=1， 2， …， m； β0为常数项； 根据权重系数β1， β2，…， βm中最大系数βmax， 计算得到修 正系数： α1， α2，…， αm： ， ，……， ，……， ， 样品指标y可以表示： y=βmax×I+β0=βmax(x1∙α1+x2∙α2+…+xm∙αm)+β0； 根据权重系数为βmax所对应的DMD中相应波长位置的有效反射微镜数量mod( βmax)=q， 确 定DMD中其他各波长位置的有效反射微镜数量mod( βi)=[|αi|×q]， mod表示对小数做取整 运算； 其中， 配置数字微镜DMD （m ×q） ， 横轴方向为波长方向， m列对应m个波长位置， 竖轴方向 为强度方向， q行对应 每列有q个微镜； 根据接收到的近红外光计算 其光谱强度以得到样品指标， 包括： 基于权重系数βi的正值或负值， 根据单点探测器接收到的近红外光， 计算其总光谱强度 I=I(1)‑I(2)= x1∙α1+x2∙α2+…+xm∙αm， 其中， I(1)为权重系数为正值采集的光谱强度， I(2)   为权重系数为负值采集的光谱强度； 再通过公式y=βmax×I+β0， 计算得到样品指标。 2.根据权利要求1所述的近红外光谱仪， 其特征在于， 配置一个单点探测器； 根据权重 系数的正值或负值， D MD分别控制其各波长位置的有效反射微镜的数量和角度， 分次将近红 外光全部反射到单点探测器； 单点探测器 分次接收数字微镜D MD反射的近红外光， 通过计算 总光谱强度得到待测样品指标。 3.根据权利要求1所述的近红外光谱仪， 其特征在于， 配置两个单点探测器； 根据权重 系数的正值或负值， D MD分别控制其各波长位置的有效反射微镜的数量和角度， 单次将近红 外光全部分别 反射到两个单点探测器； 两个单点探测器分别接收数字微镜DMD反射的近红 外光， 通过计算总光谱强度得到待测样品指标。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的近红外光谱仪， 其特征在于， 所述近红外光谱仪还包 括： 入射狭缝、 第一聚焦机构、 反射光栅、 第二聚焦机构； 经样品的光通过入射狭缝进入， 后 经第一聚焦机构聚焦到反射光栅上分光， 再经第二聚焦机构聚焦到数字微镜DMD的微镜阵 列， 再反射到单点探测器进行收集。 5.一种近红外光谱仪的控制方法， 其特 征在于， 包括： 通过光谱数据建模得到各波长光谱强度对样品指标影响的权 重系数； 根据权重系数确定DMD中各波长位置有效反射 微镜的数量； 控制DMD中各波长位置的有效反射 微镜的数量和角度；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114441474 B 2根据单点探测器接收到的近红外光计算 其光谱强度以得到样品指标； 根据权重系数确定DMD中各波长位置有效反射 微镜的数量， 包括： 根据权重系数β1， β2，…， βm中最大系数βmax， 计算得到修 正系数： α1， α2，…， αm： ， ，……， ，……， ， 样品指标y可以表示： y=βmax×I+β0=βmax(x1∙α1+x2∙α2+…+xm∙αm)+β0； 根据权重系数为βmax所对应的DMD相应波长位置的有效反射微镜数量mod( βmax)=q， 确定 DMD中其他各波长位置的有效反射微镜数量mod(βi)=[|αi|×q]， mod表示对小数做取整运 算； 其中， 配置数字微镜DMD （m ×q） ， 横轴方向为波长方向， m列对应m个波长位置， 竖轴方向 为强度方向， q行对应 每列有q个微镜； 根据单点探测器接收到的近红外光计算 其光谱强度以得到样品指标， 包括： 基于权重系数βi的正值或负值， 根据单点探测器接收到的近红外光， 计算其光谱强度I= I(1)‑I(2)= x1∙α1+x2∙α2+…+xm∙αm， 其中， I(1)为权重系数为正值采集的光谱强度， I(2)  为 权重系数为负值采集的光谱强度； 再通过公式y=βmax×I+β0， 计算得到样品指标。 6.根据权利要求5所述的近红外光谱仪的控制方法， 其特征在于， 通过光谱数据建模得 到各波长光谱强度对样品指标影响的权 重系数， 包括： 通过建立样品指标y与光谱强度x的函数模型： y=x1∙β1+x2∙β2+…+xm∙βm+β0， 得到各波长 光谱强度对样品指标影响的权重系数： β1， β2，…， βm， β0， 其中， m为波 长位置参数； 权重系数βi 为正值或负值， i=1， 2， …， m； β0为常数项。 7.一种近红外光谱仪的控制系统， 其特 征在于， 包括： 权重系数模块， 用于通过光谱数据建模得到各波长光谱强度对样品指标影响的权重系 数； 参数计算模块， 用于根据权 重系数确定DMD中各波长位置有效反射 微镜的数量； DMD控制模块， 用于控制DMD中各波长位置的有效反射 微镜的数量和角度； 指标确定模块， 用于根据单点探测器接收到的近红外光计算其光谱强度以得到样品指 标； 所述参数计算模块， 具体用于： 根据权重系数β1， β2，…， βm中最大系数βmax， 计算得到修 正系数： α1， α2，…， αm： ， ，……， ，……， ， 样品指标y可以表示： y=βmax×I+β0=βmax(x1∙α1+x2∙α2+…+xm∙αm)+β0； 根据权重系数为βmax所对应的DMD中相应波长位置的有效反射微镜数量mod( βmax)=q， 确 定DMD中其他各波 长位置的有效反射微镜数量mod( βi)=[|αi|×q]， mod表示对小数做取整运 算； 其中， 配置数字微镜DMD （m ×q） ， 横轴方向为波长方向， m列对应m个波长位置， 竖轴方向 为强度方向， q行对应 每列有q个微镜； 所述指标确定模块， 具体用于： 基于权重系数βi的正值或负值， 根据单点探测器接收到的近红