专利名称：车载拉曼光谱土壤检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土壤养分实时在线检测技术，具体涉及一种对土壤中磷元素含量检测的车载拉曼光谱土壤检测仪。
背景技术：
磷元素是植物生长发育所必需的营养元素之一，其含量直接影响植物的长势和收获产量及品质。因此有必要掌握土壤中磷元素的空间分布，为精准施肥提供技术参数。精准施肥不仅可以提高肥料的利用率，而且可以减小对土壤环境的污染。传统土壤中磷元素的检测主要是实验室测量方法，如钥锑抗比色法、分光光度法。这些测量方法操作繁琐、耗时、费力，且不能实现实时在线检测。因此有必要发展一种快速、实时、简便的检测方法。激光 拉曼光谱技术是将激光技术和拉曼技术结合产生的一种技术，它具有快速、检测灵敏度高、无需制样等优点，已经广泛应用于材料、石油、化工、生物、环保、地质等领域。

实用新型内容针对土壤中磷元素的在线分析现状以及精准施肥的需要，本实用新型所要解决的技术问题在于提出了一种可以实现实时、在线、快速检测土壤中磷元素的车载拉曼光谱土壤检测仪。本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现一种车载拉曼光谱检测仪，包括一箱体、设于箱体内的铝板、笔记本电脑组成，其特征在于所述的铝板上安装有激光控制器、半导体激光器、CCD光纤光谱仪及为系统供电的电源，所述的激光控制器与半导体激光器连接，所述的半导体激光器连接有光纤拉曼探头，所述的光纤拉曼探头与CCD光纤光谱仪连接，所述的激光控制器通过电缆线与笔记本电脑连接。所述的光纤拉曼探头包括不锈钢箱及封装在不锈钢箱内的不锈钢板，所述的不锈钢板上固定有入射光纤、一对准直透镜、一对带通滤光片、一对聚焦透镜和收集光纤。所述的入射光纤为单根光纤，所述的收集光纤由至少两根光纤组成的光纤匝构成。所述的入射光纤和收集光纤成一定的角度。所述的收集光纤为稀土掺杂光纤，该类光纤可以降低光纤自身产生的拉曼信号，所述的收集光纤输入端为近圆形分布，输出端为近线性排列。所述的铝板上还设有两个微型风扇。本实用新型在工作时，半导体激光器输出的光束经耦合器耦合进入光纤拉曼探头，通过聚焦透镜聚焦于样品，样品产生的拉曼光被光纤拉曼探头收集，经特制的光纤耦合进入CCD光纤光谱仪，CCD光纤光谱仪输出的信号通过USB接口输入笔记本电脑进行分析显不。本实用新型的有益效果是与传统的测量方法相比较，本实用新型具有以下几个优点(I)检测样品无需制样和预处理；(2)对样品几乎无破坏；(3)可以车载工作或静态工作；(4)对土壤中磷元素实时、快速、在线检测。

图I为本实用新型结构原理图；图2为本实用新型光纤拉曼探头结构原理图；图3为本实用新型收集光纤输入端分布结构图；图4为本实用新型收集光纤输出端分布结构图；图5为本实用新型实施例结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图I所示，一种车载拉曼光谱土壤检测仪，由箱体、设于箱体内的铝板I、笔记本电脑7组成，铝板I上安装有激光控制器2、半导体激光器3、TE致冷温控的CCD光纤光谱仪5、两个微型风扇8及为系统供电的电源，激光控制器2与半导体激光器3连接，半导体激光器3连接有光纤拉曼探头4，光纤拉曼探头4与CCD光纤光谱仪5连接，激光控制器2通过电缆线与笔记本电脑7连接，在笔记本电脑7里设有用G语言(Labview)编写了一套激光器控制和数据分析处理的程序，半导体激光器3采用12V锂电池供电，采用用于拉曼光谱的高稳定性能的半导体激光器3，线宽小于0. 2nm，输出功率500mW，光学功率稳定性小于0. 3% (p-p超过8小时)。如图2所示，光纤拉曼探头4包括不锈钢箱及封装在不锈钢箱内的不锈钢板，不锈钢板上固定有入射光纤46、一对准直透镜44、一对带通滤光片43、一对聚焦透镜42及收集光纤41，入射光纤46为单根光纤，收集光纤41由多根光纤组成的光纤匝构成(光纤根数由使用的光谱仪确定)，入射光纤46和收集光纤41成一定的角度，收集光纤41为稀土掺杂光纤，该类光纤可以降低光纤自身产生的拉曼信号，如图3、图4所示，收集光纤41输入端为近圆形分布，输出端为近线性排列，入射光路中的带通滤光片43有效的过滤杂散光，出射光路中的高通滤光片43只允许拉曼光进入光谱仪，不锈钢箱在光束的出射端装有蓝宝石窗片，激光光束和拉曼光可以通过该窗片。如图5所示，本实用新型在使用时，采用车载式犁头9，犁头9底部有蓝宝石窗片，光纤拉曼探头4可以固定在犁头9上，探头正对犁头9底部窗口，激光光束通过犁头9底部窗口入射到土壤中。半导体激光器3输出的光束经透镜耦合到光纤拉曼探头4的入射光纤46，经准直透镜44、带通滤光片43、聚焦透镜42后，聚焦到样品45上，样品45被激发产生的拉曼光经准直透镜44、高通滤光片43、聚焦透镜42后，被收集光纤41收集、耦合进入CXD光纤光谱仪5，由USB接口通讯输入到笔记本电脑7进行分析。[0027]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权 利要求书及其等效物界定。
权利要求1.车载拉曼光谱土壌检测仪，包括一箱体、设于箱体内的铝板、笔记本电脑组成，其特征在于所述的铝板上安装有激光控制器、半导体激光器、CCD光纤光谱仪及为系统供电的电源，所述的激光控制器与半导体激光器连接，所述的半导体激光器连接有光纤拉曼探头，所述的光纤拉曼探头与CCD光纤光谱仪连接，所述的激光控制器通过电缆线与笔记本电脑连接。
2.根据权利要求I所述的车载拉曼光谱土壤检测仪，其特征在于所述的光纤拉曼探头包括不锈钢箱及封装在不锈钢箱内的不锈钢板，所述的不锈钢板上固定有入射光纤、一对准直透镜、一对带通滤光片、ー对聚焦透镜、收集光纤。
3.根据权利要求2所述的车载拉曼光谱土壤检测仪，其特征在于所述的入射光纤为单根光纤，所述的收集光纤由至少两根光纤组成的光纤阻构成。
4.根据权利要求2所述的车载拉曼光谱土壤检测仪，其特征在于所述的入射光纤和收集光纤成一定的角度。
5.根据权利要求2所述的车载拉曼光谱土壤检测仪，其特征在于所述的收集光纤为稀土掺杂光纤，所述的收集光纤输入端为近圆形分布，输出端为近线性排列。
专利摘要一种车载拉曼光谱土壤检测仪，涉及土壤养分实时在线检测技术，包括一箱体、设于箱体内的铝板、笔记本电脑组成，其特征在于所述的铝板上安装有激光控制器、半导体激光器、CCD光纤光谱仪及为系统供电的电源，所述的激光控制器与半导体激光器连接，所述的半导体激光器连接有光纤拉曼探头，所述的光纤拉曼探头与CCD光纤光谱仪连接，所述的激光控制器通过电缆线与笔记本电脑连接。本实用新型结构紧凑，适用于对土壤成分的分析，特别是土壤中磷元素的检测，不仅可以在车载状态下工作，而且可以在实验室静态工作。
文档编号G01N21/65GK202421071SQ20112052350
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者宋良图, 庄重, 汪六三, 汪玉冰, 王儒敬, 陈鹏, 鲁翠萍 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院