(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211066125.5 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 浙江农林大 学 地址 310000 浙江省杭州市临安区武肃街 666号 (72)发明人 胡栋　孙晓林　王忠　孙志忠　 田恺　孙通　 (74)专利代理 机构 北京祺和祺知识产权代理有 限公司 1 1501 专利代理师 张业放 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/31(2006.01) G01N 21/59(2006.01) G01N 21/55(2014.01) (54)发明名称 基于积分球的多模式光学特性检测装置与 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于积分球的多模式光 学特性检测装置与方法， 涉及农业检测领域， 其 技术方案要 点是： 包括光源、 光束支撑部、 移动装 置、 球盖、 样品夹、 积分球、 球支座、 光谱仪、 计算 机； 光源连同光束支撑部连接在移动装置上， 由； 球盖、 样品夹可拆卸连接于积分球的入射口或出 射口， 样品夹的样品夹孔与光束入射口或光束出 射口同轴， 积分球与球支座转动连接； 光束支撑 部、 移动装置、 积分球、 球支座同轴设置， 光谱仪 将积分球内的光谱数据传递至计算机进行光学 特性参数计算。 本发明可在光源不伸入积分球情 况下， 旋转积分球， 测得农产品样品的全透射和 全反射数据， 操作简单且检测精度较高。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 115452719 A 2022.12.09 CN 115452719 A 1.一种基于积分球的多模式光学特性检测装置， 其特征在于： 包括光源(3)、 光束支撑 部(4)、 移动装置(5)、 样品夹(6)、 积分球(1)、 球支座(2)、 检测光纤(8)、 光谱仪(7)、 计算机 (9)； 所述光源(3)连接在光束支撑部(4)上， 所述光束支撑部(4)连接在移动装置(5)上， 由 移动装置(5)调节 光源(3)输出端与积分球(1)输入端的相对距离； 所述积分球(1)包括球体 (11)和球盖(12)， 所述球体(11)上设置有光束入射口(13)、 光束出射口(14)及转接盖(15)， 球盖(12)可拆卸连接于光束入射口(13)或光束出射口(14)， 所述样品夹(6)能同轴固定于 光束入射口(13)或光束出射口(14)， 使其样品夹(6)孔与光束入射口(13)或光束出射口 (14)同轴， 所述球 体(11)转动连接在球支座(2)上； 所述光束支撑部(4)、 移动装置(5)、 积分球(1)、 球支座(2)安装在同一直线上， 所述光 源(3)的输出端与光束入射口(13)、 光束出射口(14)同轴设置， 所述光谱仪(7)的输入端通 过检测光纤(8)连接转接盖(15)， 其输出端数据连接至计算机(9)， 由计算机(9)计算样品的 光学特性。 2.根据权利要求1所述的基于积分球的多模式光学特性检测装置， 其特征在于： 所述球 支座(2)包括底座(21)、 光学旋转平台(22)和第一光学升降杆(23)， 所述光学旋转平台(22) 连接在底座(21)上， 所述第一光学升降杆(23)的一端固接光学旋转平台(22)的活动端， 其 另一端固接积分球(1)的球 体(11)， 使得积分球(1)与光学旋转平台(2 2)构成转动连接 。 3.根据权利要求1所述的基于积分球的多模式光学特性检测装置， 其特征在于： 所述移 动装置(5)包括光学导轨(51)、 移动座(52)及第二光学升降杆(53)， 所述移动座(52)滑动连 接在光学导轨(51)上， 所述第二光学升降杆(53)一端固定组移动座(52)上， 其另一端固定 连接光束支撑 部(4)。 4.根据权利要求1所述的基于积分球的多模式光学特性检测装置， 其特征在于： 所述光 源(3)包括光箱(31)， 所述光箱(31)上连接有传导光纤(32)， 所述光箱(31)产生光谱并通过 传导光纤(32)向外传导， 所述传导光纤(32)的光谱输出端连接有准直镜(33)， 所述准直镜 (33)和传导 光纤(32)连接在光束支撑 部(4)上。 5.根据权利要求4所述的基于积分球的多模式光学特性检测装置， 其特征在于： 所述光 束支撑部(4)包括配重块(41)、 固定块(42)、 光纤放置板(43)， 所述配重块(41)固定连接第 二光学升降杆(53)， 所述光纤放置板(43)与光束入射口(13)、 光束出射口(14)同轴设置且 一端固接配重块(41)， 其另一端固定连接固定块(42)， 所述固定块(42)设有卡孔(44)， 所述 准直镜(33)固定插接在卡孔(44)内， 所述光纤放置板(43)设有卡槽(47)， 传导光纤(32)固 定连接在卡槽(47)内。 6.根据权利要求5所述的基于积分球的多模式光学特性检测装置， 其特征在于： 所述光 束支撑部(4)还包括用于限制光束直径的光斑缩小装置(46)， 所述光斑缩小装置(46)为一 开口小孔的锡箔纸， 卡孔(44)开口处设置有凹槽(45)， 所述光斑缩小装置(46)连接在 凹槽 (45)上， 所述 准直镜(33)射出的光束通过光斑缩小装置(46)进 而射入积分球(1)的输入端。 7.根据权利要求5所述的基于积分球的多模式光学特性检测装置， 其特征在于： 所述配 重块(41)上设有供第二光学升降杆(53)插入的限位孔(49)， 所述限位孔(49)内设有紧固螺 纹孔(48)， 所述配重块(41)通过紧 固螺纹孔(48)与第二 光学升降杆(5 3)螺纹连接 。 8.一种如权利要求1 ‑7任一权利要求所述的基于积分球的多模式光学特性检测装置的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115452719 A 2检测方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤1： 关闭光源(3)， 将积分球(1)的球盖(12)分别固定在积分球(1)的光束入射口 (13)和光束出射口(14)处， 通过移动装置(5)调整光源(3)的位置， 使得光源(3)的光束出射 端与积分球(1)的光束入射口(13)的距离为L， 所述L大于积分球(1)直径r， 取L＝r+20mm， 由 光谱仪(7)采集得到 透射暗场光谱Tdark； 步骤2： 取下积分球(1)的光束入射口(13)处的球盖(12)， 光源(3)放射光束， 由光谱仪 (7)采集得到 透射参比Tref； 步骤3： 取下积分球(1)的光束出射口(14)处的球盖(12)， 通过移动装置(5)调整光源 (3)的位置， 使得光源(3)的光束出射孔与积分球(1)的光束出射口(14)的距离为L， 由光谱 仪(7)采集到反射暗场光谱Rdark； 步骤4： 将夹持有参比样品(10)的样品夹(6)固定在积分球(1)的光束出射口(14)处， 样 品与积分球(1)的光束出射口(14)紧密贴合， 光谱仪(7)采集到反射 参比Rref； 步骤5： 将积 分球(1)的光束出射口(14)处的夹持有参比样品(10)的样品夹(6)取下； 将 夹持有测试样品的样品夹(6)固定在积分球(1)的光束出射口(14)处， 由光谱仪(7)采集得 到测试样品总反射 光强值R； 步骤6： 通过移动装置(5)调整光源(3)位置， 使得光源(3)的位置与积 分球(1)的光束入 射口(13)的距离为L， 旋转台旋转180度， 使得固定有样品夹(6)的积分球(1)的光束出射口 (14)朝向光源(3)， 将积分球(1)的球盖(12)固定在积分球(1)的光束入射口(13)处， 由光谱 仪(7)采集得到测试样品的总透射 光强值T； 步骤7： 移动装置(5)、 积分球(1)、 样品夹(6)复位， 回到初始位置； 步骤8： 总透射 率MT、 总反射 率MR计算公式如下 所示： 步骤9： 将总透射率MT、 总反射率MR和固定的各项异性系数g值或经过计算得到的各项 异性系数g值代入IAD  xp‑version‑3‑9‑10程序进行计算,得到被测样品的吸收系数 μa和约 化散射系数 μs′。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115452719 A 3