一种用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置

技术领域

本申请涉及样品检测辅助装置技术领域，尤其涉及一种用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置。

背景技术

近红外光谱技术是近年来发展迅速的分析技术，在烟草行业中有广泛的应用。该技术是利用傅里叶变换近红外光谱仪来扫描样品的近红外光谱，获取样品中有机分子含氢基团的差异信息，然后通过化学计量学对这些信息进行分析和建模，完成对差异性的区分和鉴别。

在利用傅里叶变换近红外光谱仪对样品进行光谱采集时，需将样品置于专用样品杯中方能进行扫描。傅里叶变换近红外光谱仪可检测的样品包括固态样品和液态样品，其中固态样品的光谱采集利用的是漫反射模块，其形态可为丝状(如烟丝、包装纸丝和薄片丝等)、碎片状(如片烟、包装纸碎和薄片碎片等)和末状(如烟末、纸粉和薄片粉等)。对于上述三种形态样品的连续进样检测具有以下要求：一是样品厚度需要达到一定程度，以保证检测光源的光照射在样品上发生漫反射，杜绝透射；二是样品需要铺平，中心和边缘的厚度要基本一致；三是检测完一个样品后，需要彻底的对样品杯进行清洁方能检测下一个样品。如今在实际检测中，进样和清洁的过程存在很多问题。首先，进样是由操作人员用手将样品抓入样品杯中，易造成进样量过少而导致漏光，或因样品没铺平导致样品中心和周围厚度不一致，从而使检测数据偏差较大。其次，每一个样品扫描完后，都需要人工用毛刷或吸尘器对样品杯底部石英玻璃进行清洁，难以完全清洁且易刮花样品杯底部石英玻璃。再次，检测的全过程自动化程度低，进样和清洁过程都为人手工操作，费时费力，检测效率低下。为此，本发明提出一种用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置。

发明内容

本申请实施例提供了一种用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置，使得能够实现自动进样和清洁，使用方便，有效解决了进样量不准确、样品铺设厚度不一以及清洁困难的问题。

有鉴于此，本申请提供了一种用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置，包括：检测台、压样装置、第一输送样管和第二输送样管；

所述检测台为中空结构，且所述检测台的顶部、左侧壁和右侧壁均为开放结构；

所述压样装置设置在所述检测台顶部，用于对所述检测台内的样品进行压样操作；

所述第一输送样管通过所述检测台右侧的所述开放结构与所述检测台连通；

所述第二输送样管通过所述检测台左侧的所述开放结构与所述检测台连通；

所述第二输送样管连接有风机；

所述第二输送样管内设置有筛网；

所述第二输送样管底部设置有可开合的自动门；

所述自动门位于所述筛网与所述检测台之间；

所述检测台底面中心位置设置有用于近红外光谱仪检测的石英玻璃。

可选地，还包括：控制器；

所述控制器分别与所述压样装置、所述风机和所述自动门电连接。

可选地，所述压样装置包括压样杆、压样块和用于驱动所述压样杆沿上下方向运动的驱动电机；

所述压样块位于所述检测台内，且所述压样块的外侧壁与所述检测台的内侧壁相贴合；

所述压样块与所述检测台滑动连接；

所述压样杆位于所述压样块的上方，且所述压样杆与所述压样块固定连接；

所述驱动电机驱动连接所述压样杆；

所述驱动电机与所述控制器电连接。

可选地，所述压样块下表面设置有用于检测是否接触到待测样品的传感器；

所述传感器与所述控制器电连接。

可选地，所述压样杆上设置有齿条；

所述驱动电机通过所述齿条驱动连接所述压样杆。

可选地，所述检测台底部设置有用于驱动所述检测台进行快速小幅度左右平移运动或缓慢环形平移运动的驱动装置；

所述驱动装置与所述控制器电连接。

可选地，所述石英玻璃的厚度小于所述检测台底面的厚度，且所述石英玻璃上表面与所述检测台底面的上表面齐平。

可选地，所述检测台下方设置有近红外光谱仪；

所述近红外光谱仪的检测口位于所述石英玻璃的正下方。

可选地，所述检测台为矩形检测台；

所述检测台的材质为金属。

可选地，所述石英玻璃为正圆形石英玻璃。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本一体化装置包括检测台、压样装置、第一输送样管和第二输送样管，第二输送样管连接有风机，通过风机可实现负压吸入样品进行自动定量进样，然后通过压样装置对检测台内的样品进行压样操作，以确保样品铺设厚度统一；待检测完毕后，可再次利用负压将样品吸出检测台，利用空气快速流动以达到快速自动清洁的目的。本一体化装置使用方便，有效解决了进样量不准确、样品铺设厚度不一以及清洁困难的问题。

附图说明

图1为本申请实施例中用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中检测台的结构示意图；

图3为本申请实施例中检测台底面的剖面图；

图4为本申请实施例中压样装置的结构示意图；

图5为本申请实施例中检测口被动移动轨迹示意图；

其中，附图标记为：

1-检测台，2-压样装置，3-第一输送样管，4-第二输送样管，5-筛网，6-自动门，7-石英玻璃，21-压样块，22-压样杆，23-驱动电机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请提供了一种用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置的一个实施例，具体请参阅图1和图2。

本实施例中的用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置包括：检测台1、压样装置2、第一输送样管3和第二输送样管4，检测台1为中空结构，且检测台1的顶部、左侧壁和右侧壁均为开放结构，压样装置2设置在检测台1顶部，用于对检测台1内的样品进行压样操作；第一输送样管3通过检测台1右侧的开放结构与检测台1连通，第二输送样管4通过检测台1左侧的开放结构与检测台1连通，第二输送样管4连接有风机，第二输送样管4内设置有筛网5，第二输送样管4底部设置有可开合的自动门6，自动门6位于筛网5与检测台1之间，检测台1底面中心位置设置有用于近红外光谱仪检测的石英玻璃7。

需要说明的是：本一体化装置包括检测台1、压样装置2、第一输送样管3和第二输送样管4，第二输送样管4连接有风机，通过风机可实现负压吸入样品进行自动定量进样，然后通过压样装置2对检测台1内的样品进行压样操作，以确保样品铺设厚度统一；待检测完毕后，可再次利用负压将样品吸出检测台1(吸出的样品由筛网5拦截后，可通过自动门6进行回收)，利用空气快速流动以达到快速自动清洁的目的。本一体化装置使用方便，有效解决了进样量不准确、样品铺设厚度不一以及清洁困难的问题。

以上为本申请实施例提供的一种用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置的实施例二，具体请参阅图1至图5。

本实施例中的用于近红外光谱仪的自动进样清洁一体化装置包括：检测台1、压样装置2、第一输送样管3和第二输送样管4，检测台1为中空结构，且检测台1的顶部、左侧壁和右侧壁均为开放结构，压样装置2设置在检测台1顶部，用于对检测台1内的样品进行压样操作；第一输送样管3的一端通过检测台1右侧的开放结构与检测台1连通，另一端可伸入待测样品中进行样品吸取；第二输送样管4的一端通过检测台1左侧的开放结构与检测台1连通，另一端连接有风机，可通过风机开关的打开或关闭来实现装置中负压的形成或消失，且风机风力可调。

第二输送样管4内设置有筛网5，具体的，筛网5设置在第二输送样管4的中间位置(距离检测台1约10cm左右)，其形状为长方形，且筛网5的长和宽分别与第二输送样管4横截面的长和宽相等。可以理解的是，筛网5可进行更换，同一个筛网5上的孔径相同，不同筛网5之间的孔径不同，可根据待测样品的形态对筛网5进行选择替换。筛网5设置的目的是拦截负压吸过来的样品，对于丝状和碎片状的待测样品宜匹配孔径较大的筛网5，对于末状待测样品宜匹配孔径较小的筛网5。

第二输送样管4底部设置有可开合的自动门6，自动门6位于筛网5与检测台1之间，自动门6下方可以设置回收桶来回收样品。检测台1底面中心位置设置有用于近红外光谱仪检测的石英玻璃7。

在本实施例中，第一输送样管3和第二输送样管4均为光滑的金属材质中空结构，其截面为长方形，且截面的长和宽分别与检测台1的宽和高相等。

还包括：控制器，控制器分别与压样装置2、风机和自动门6电连接。

如图4所示，压样装置2包括压样杆22、压样块21和用于驱动压样杆22沿上下方向运动的驱动电机23，压样块21位于检测台1内，且压样块21的外侧壁与检测台1的内侧壁相贴合；压样块21与检测台1滑动连接，压样杆22位于压样块21的上方，且压样杆22与压样块21固定连接；驱动电机23驱动连接压样杆22，驱动电机23与控制器电连接。

可以理解的是，为防止压样时两侧的待测样品飘至压样块21顶部，压样块21应具有一定的厚度。在本实施例中，压样块21为底面是正方形的金属压样块21，其厚度为3～5cm，其重量为0.8～1.3kg，可进行下压。

压样块21下表面设置有用于检测是否接触到待测样品的传感器，传感器与控制器电连接。

压样杆22上设置有齿条，驱动电机23通过齿条驱动连接压样杆22，使用时，驱动电机23可驱动齿条运动，齿条可推动压样块21作下压或上提运动。

检测台1底部设置有用于驱动检测台1进行快速小幅度左右平移运动或缓慢环形平移运动的驱动装置，驱动装置与控制器电连接。具体的，检测台1底部开设有凹槽，驱动装置通过凹槽与检测台1连接，进而驱动检测台1运动。

可以理解的是，快速的小幅度左右平移是为了让检测台1空腔中的烟丝厚度更加均匀，缓慢的环形平移运动则是为了使近红外光谱仪的检测口能被动对待测样品进行环绕式扫描(如图5所示)，以获得更全面的光谱信息。

如图3所示，石英玻璃7嵌在检测台1底部，石英玻璃7的厚度小于检测台1底面的厚度，且石英玻璃7上表面与检测台1底面的上表面齐平。具体的，石英玻璃7的厚度比检测台1底面的厚度薄0.5～1mm。

可以理解的是，石英玻璃7上表面与检测台1底面的上表面齐平，更加便于清洁，而石英玻璃7的厚度小于检测台1底面的厚度，使得石英玻璃7可以悬空处于近红外光谱仪的检测口上方，以防止石英玻璃7与检测口的玻璃产生接触摩擦。

检测台1下方设置有近红外光谱仪，近红外光谱仪的检测口位于石英玻璃7的正下方。

在本实施例中，检测台1的材质为金属，优选地，检测台1的材质为铝，且检测台1为光滑的矩形检测台1，其底面为正方形，底面的中心位置开设有用于安装石英玻璃7的正圆形镂空结构，石英玻璃7为正圆形石英玻璃7，正圆形石英玻璃7的侧面与底面上的正圆形镂空结构紧密嵌合。

本一体化装置所有自动化操作的逐步实现可以以时间的设定来进行控制。具体实施时，将第一输送样管3插入装有待测样品的储样袋或储样瓶中，待测样品可为丝状(如烟丝、包装纸丝和薄片丝等)、碎片状(如片烟、包装纸碎和薄片碎片等)和末状(如烟末、纸粉和薄片粉等)。此时，自动门6关闭，使第一输送样管3、检测台1内腔和第二输送样管4形成闭合的管状空间。压样装置2静止处于检测台1正上方。开启风机，使第一输送样管3、检测台1内腔和第二输送样管4组成的管状空间内形成负压，从而将样品吸入管状空间中，设定适当的吸取时间，风机自动关闭，负压消失，使样品在第一输送样管3、检测台1内腔和第二输送样管4的管状空间中有一定体积的均匀分布。为进一步保障样品能够处于厚度一致的状态，检测台1由其下方的驱动装置驱动做6～8次快速的小幅度左右平移运动。然后，压样杆22上方的驱动电机23驱动压样杆22上的齿条运动，齿条带动压样杆22使检测台1顶部的金属压样块21匀速下压，该压样块21具有传感器，当传感器感应到其接触到待测样品时，发送信号至控制器，并由控制器控制驱动电机23停止运动，此时金属压样块21靠自身重力压住待测样品。然后，检测台1开始进行圆形轨迹的缓慢平移。该平移的轨迹可使近红外光谱仪的圆形检测口在检测台1的石英玻璃7下方被动绕圈，以达到均匀扫描样品的目的。检测完毕后，压样装置2带动金属压样块21作垂直向上移动，使其回到检测台1顶部。然后，第二输送样管4上的自动门6开启，筛网5和检测台1之间的样品掉落至回收桶中。最后将第一输送样管3插在储样袋或储样瓶的一端抽离，自动门6关闭，风机开启，形成负压，使检测台1内腔和第一输送样管3中的样品往第二输送样管4的筛网5方向进行运动，在样品触碰到筛网5后，自动门6开启，风机关闭，筛网5和检测台1之间的样品掉落至回收桶中，该步骤重复进行多次后，可将第一输送样管3、检测台1和第二输送样管4中的样品和残留在检测台1底面石英玻璃7上的碎屑全部清洁至回收桶中。基于对清洁度的考虑，清洁时风机的风力可大于进样时的风力。清洁完毕后可进行下一个样品的进样、检测和清洁。

本一体化装置集进样和清洁为一体化，具有自动化程度高、进样量规范、清洁洁净度高、操作简单快捷等优点。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。