(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 202210280021.8 (22)申请日 2022.03.22 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 金心宇　王子源　吴浪　金昀程　 张超杰　 (74)专利代理 机构 杭州中成专利事务所有限公 司 33212 专利代理师 金祺 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/359(2014.01) G01N 21/45(2006.01) G01N 21/84(2006.01)G01N 21/3504(2014.01) G01N 21/3563(2014.01) (54)发明名称 一种粮库粮食和气体成分的光谱分析装置 和使用方法 (57)摘要 本发明公开了一种粮库粮食和气体成分的 光谱分析装置和使用方法， 包括光谱检测箱和近 红外光谱仪， 光谱检测箱包括卤素灯光源、 固相 检测室和气相检测室， 近红外光谱仪包括光谱分 析模块和工控机， 光谱分析模块 设于光谱检测箱 内， 工控机与光谱检测箱分离设置； 卤素灯光源 的光线通过机械式光开关后分为二路： 一路通过 气态检测光纤入线、 气相检测室和气态检测光纤 出线后引至光谱分析模块， 另一路通过固态检测 光纤入线、 固相检测室和固态检测光纤出线后引 至光谱分析模块。 本发明同时还提供了检测粮食 成分的固态检测模式和检测气体成分的气态检 测模式的使用方法， 即可用以粮食成分的光谱分 析， 又可用以气体成分的光谱分析。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114609042 A 2022.06.10 CN 114609042 A 1.一种粮库粮食和气体成分的光谱分析装置， 其特征在于:包括光谱检测箱(1)和近红 外光谱仪， 光谱检测箱(1)包括卤素灯光源(2)、 固相检测室(5)和气相检测室(6)， 近红外光 谱仪包括光谱分析模块(10)和工控机， 光谱分析模块(10)设于光谱检测箱(1)内， 工控机与 光谱检测箱(1)分离设置； 所述卤素灯光源(2)的光线通过机械式光开关(3)后一分为二： 一路通过气态检测光纤 入线(41)、 气相检测室(6)和气态检测光纤出线(43)后引至光谱分析模块(10)， 另一路通过 固态检测光纤入线(42)、 固相检测室(5)和固态检测光纤出线(44)后引至光谱分析模块 (10)； 所述光谱分析模块(10)与工控机信号相连。 2.根据权利要求1所述的一种粮库粮食和气体成分的光谱分析装置， 其特 征在于： 所述气相检测室(6)为密闭的箱体， 在气相检测室(6)侧壁上相对地分别设有光纤输入 接口(91)和光纤输出接口(9 2)， 气相检测室(6)的内壁均为 黑色不透光的内壁； 所述固相检测室(5)为底面透光且其余的内表面均为黑色不透光的容器； 固相检测室 (5)的顶部设有带有卡扣(16)的活动仓门(15)。 3.根据权利要求2所述的一种粮库粮食和气体成分的光谱分析装置， 其特 征在于： 所述气相检测室(6)设有进气通管(7)、 出气通管(8)和气压表(11)， 进气通管(7)的出 气口、 出气通管(8)的进气口和气压表(11)的检测头均设于所述气相检测室(6)的内腔中； 出气通管(8)的出气口通过毒气吸附腔(12)与气囊(13)相连接； 在 进气通管(7)和出气通管 (8)的管道上均设有单向逆止阀瓣； 所述毒气吸附腔(12)、 气囊(13)和单向逆止阀瓣均设于光谱检测箱(1)外 部。 4.根据权利要求3所述的一种粮库粮食和气体成分的光谱分析装置， 其特 征在于： 所述机械式光开关(3)为一进二出： 进口通过光源光纤(40)与卤素灯光源(2)相连接， 一个出口通过气态检测光纤入线(4 1)与光纤输入接口(91)相连接， 另一个出口与固态检测 光纤入线(42)的首端相连接； 所述固态检测光纤入线(42)的尾端和固态检测光纤出线(44)的首端均设于固相检测 室(5)底部的下 方， 固态检测光纤出线(4 4)的尾端与光谱分析模块(10)相连接； 所述光谱分析模块(10)通过气态检测光纤出线(43)与光纤输出接口(9 2)相连接 。 5.根据权利要求 4所述的一种粮库粮食和气体成分的光谱分析装置， 其特 征在于： 所述毒气吸附腔(12)内部包括表面粘附有金属化 合物的活性炭颗粒； 所述光纤输入接口(91)和光纤输出接口(9 2)的接口处均设有密封装置 。 6.根据权利要求5所述的一种粮库粮食和气体成分的光谱分析装置， 其特 征在于： 所述固态检测光纤入线(42)尾端射出光线的范围位于固相检测室(5)的底部范围之 内， 固态检测光纤出线(4 4)的首端位于从固相检测室(5)底部射出的光线范围内。 7.如权利要求1 ‑6任一所述的一种粮库粮食和气体成分的光谱分析装置的使用方法， 其特征在于： 使用方法分为检测粮食成分的固态检测模式和检测气体成分的气态检测模式： 1、 固态检测模式： 1.1、 切换机 械式光开关(3)， 使得光源光纤(40)与固态检测光纤入线(42)相连通； 1.2、 在固相检测室(5)中放入待粮食固体样品， 关闭活动仓门(15)， 锁紧卡扣(16)；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114609042 A 21.3、 卤素灯光源(2)发出的光线通过固态检测光纤入线(42)传输至固相检测室(5)下 并向上方射出， 经固相检测室(5)的底部射入固相检测室(5)内， 照射在待粮食固体样品的 表面经漫反射后由固相检测室(5)的底部射出， 再经由固态检测光纤出线(44)进入光谱分 析模块(10)； 1.4、 光谱分析模块(10)从接收到的光线获得干涉信号， 并发送至工控机的化学计量法 单元模块 获得干涉图， 然后还原成近红外光谱图与工控机中的近红外光谱标准谱图库进 行 比对获得粮食样品中的有机物成分； 2、 气态检测模式： 2.1、 将本装置放置于待检测气体的粮仓环境中， 切换机械式光开关(3)， 使得光源光纤 (40)与气态检测光纤入线(41)相连通； 2.2、 分别打开进气通管(7)和出气通管(8)上的单向逆止阀瓣； 按压抽压气囊(13)， 将 粮仓中的待检测气体抽取至气相检测室(6)内， 按压过程中通过气压表(11)的数值来判断 气相检测室(6)内的充气量； 2.3、 卤素灯 光源(2)发出的光通过气态检测光纤入线(41)进入气相检测室(6)， 经过待 检测气体发生漫反射后由气态检测光纤出线(43)进入光谱分析模块(10)； 2.4、 光谱分析模块(10)从接收到的光线获得干涉信号， 并发送至工控机的化学计量法 单元模块 获得干涉图， 然后还原成近红外光谱图与工控机中的近红外光谱标准谱图库进 行 比对获得待检测气体的成分； 2.5、 将进气通管(7)的单向逆止阀瓣关闭， 再继续按压抽压气囊(13)， 使得气相检测室 (6)内部的气体经毒气吸附腔(12)充分吸附除毒后排出， 按压过程中通过气压表(11)的数 值来判断气相检测室(6)内的排空量； 2.6、 仪器使用人员定期清除及释放气囊(13)的内部气体。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114609042 A 3