(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 202210105098.1 (22)申请日 2022.01.28 (71)申请人 中国烟草总公司郑州烟草研究院 地址 450001 河南省郑州市高新 技术产业 开发区枫杨街2号 申请人 江西中烟工业有限责任公司 (72)发明人 李辉　杨俊杰　杨忠泮　李嘉康　 许冰洋　吴恋恋　万宇超　张俊　 范安平　欧阳敏　袁子豪　李希强　 薛宇毅　徐大勇　堵劲松　 (74)专利代理 机构 北京瑞恒信达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11382 专利代理师 黄庆芳 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01)G01N 21/25(2006.01) G01N 21/71(2006.01) (54)发明名称 激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟 叶油分 检测设备及检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种激光诱导击穿光谱和高 光谱联用烟叶油分检测设备及检测方法， 包括立 式主机装置、 卧式载物台装置及控制器， 卧式载 物台装置内设置有中空腔， 卧式载物台装置包括 用于放置标准烟叶样品的漫反射玻璃板； 立式主 机装置包括高光谱相机、 光源、 激光器、 光谱仪、 光纤、 透射接收振镜及底板， 底板上开设有通孔， 通孔位于漫反射玻璃板的滑移路径上； 高光谱相 机包括镜面， 镜面朝向通孔； 激光器安装于高光 谱相机的下方； 光谱仪和激光器位于通孔的两 侧， 信号采集部朝向样品， 光纤与光谱仪通信连 接。 本发明提供的激光诱导击穿光谱和高光谱 联 用烟叶油分检测设备及检测方法， 检测了烟叶中 的油分和油分 分布， 提高了 检测效率。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 114577718 A 2022.06.03 CN 114577718 A 1.一种激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特征在于， 包括立式主 机装置、 卧 式载物台装置及控制器， 其中： 所述卧式载物台装置 内设置有中空腔， 所述卧式载物台装置包括用于放置标准烟叶样 品的漫反射 玻璃板， 且所述漫反射玻璃板在所述中空腔内沿所述卧式载物台装置的长度方 向可滑移设置； 所述立式主机装置包括高光谱相机、 光源、 激光器、 光谱仪、 含有信号采集部的光纤、 透 射接收振镜及底板， 所述底板包括背向设置的安装面和连接面， 所述安装面上开设有通孔， 所述通孔位于所述漫反射 玻璃板的滑移路径上， 所述卧式载物台装置 贴合安装在所述连接 面上； 所述高光谱相机包括镜面， 所述镜面平行于所述安装面， 且朝向所述通孔， 所述光源散 发出的光束围绕在所述镜面的周围， 所述高光谱相机与所述控制器通信连接； 所述激光器安装于所述高光谱相机的下方， 且朝向所述通孔， 以使从所述激光器中发 出的激光束经 过所述透射接收振镜后聚焦 在所述样品上； 所述光谱仪架设安装在所述安装面上， 所述光谱仪和所述激光器位于所述通孔的两 侧， 所述透射接收振镜安装在所述光谱仪的下方， 所述信号采集部朝向所述样品， 所述光纤 与所述光谱仪通信连接， 所述 光谱仪与所述控制器通信连接 。 2.根据权利要求1所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特征 在于， 所述立式主机装置还包括均安装在所述安装面上 的支架和支撑台， 所述支架上设置 有相对设置的第一柱子和 第二柱子、 第一安装板、 第二安装板及支撑板， 所述第一安装板和 所述第二安装板上下设置的安装在所述第一柱子和所述第二柱子之 间， 所述支撑板安装在 所述第一柱子和所述第二柱子之间， 且位于所述第二安装板的下方， 所述高光谱相 机安装 在所述第一 安装板或所述第二 安装板上， 所述激光器安装在所述支撑 板上。 3.根据权利要求2所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特征 在于， 所述第一 安装板上开设有 多个安装孔。 4.根据权利要求3所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特征 在于， 所述 立式主机装置还 包括多个卤素灯， 多个所述卤素灯安装在所述镜面的周围。 5.根据权利要求3所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特征 在于， 所述漫反射玻璃板上背向所述样品的一 面安装有透射 光源。 6.根据权利要求4或5所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特 征在于， 所述中空腔 内还设置有电控导轨， 所述漫反射玻璃板在所述电控导轨上可滑移设 置。 7.根据权利要求6所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特征 在于， 所述透射接收振镜包括上下设置的第一反射振镜和第二反射振镜、 凸透镜及镀膜镜， 所述激光束依 次经所述第一反射振镜、 所述第二反射振镜、 所述凸透镜及所述镀膜镜聚焦 到所述样品上。 8.根据权利要求7所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特征 在于， 所述激光器为两个， 所述透射接收振镜为两个。 9.根据权利要求8所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特征 在于， 所述立式主机装置还包括箱体， 所述高光谱相机、 所述光源、 所述激光器、 所述光谱权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114577718 A 2仪、 所述光纤、 所述透射接收振镜、 所述支架、 所述支撑台均位于所述箱体内， 所述箱体上设 置有可启闭的前门和安全联锁， 所述安全联锁与所述控制器通信连接， 当所述前门关闭时， 所述安全联锁闭合， 所述激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备开启， 当所述 前门开启， 所述安全联锁开启， 所述激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备停 机。 10.根据权利要求9所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特征 在于， 所述箱体上设置有急停安全按 钮。 11.根据权利要求10所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特 征在于， 所述箱体上还设置有触摸式显示屏和折叠式键盘。 12.根据权利要求11所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特 征在于， 所述箱体上还设置有数据交换接口、 无线路由器和网络存 储服务器。 13.根据权利要求12所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特 征在于， 所述箱体上还设置有散热风箱和散热孔。 14.根据权利要求13所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特 征在于， 所述卧式载物台装置还包括对射式红外检测器、 载物台盖板、 相对设置的第一侧板 和第二侧板及相对设置的前板和后板， 所述第一侧板、 所述第二侧板、 所述前板和所述后板 限定出所述中空腔， 所述对射式红外检测器上的红外发射机和红外接收机 分别安装在所述 第一侧板和所述第二侧板上位于起始端的内壁上， 所述载物台盖板封闭安装在所述箱体、 所述后板、 所述第一侧板和所述第二侧板上。 15.根据权利要求14所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备， 其特 征在于， 所述第一侧板上设置有载物台电源开关， 所述箱体上设置有立式主机装置电源开 关。 16.一种激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测方法， 其特征在于， 使用权利要 求1‑15任一项所述的激光诱导击穿光谱和高光谱联用烟叶油分检测设备进行烟叶油分和 油分分布的检测， 包括以下步骤： 步骤一： 取 上部烟叶油分特 征多的标准烟叶样品， 放入所述漫反射玻璃板上； 步骤二： 当所述样品在行进的过程中位于所述通孔下方时， 高光谱相机采集多组高光 谱数据， 并对 采集的多组所述高光谱数据进行 预处理、 数据降维， 得 出图谱信息； 步骤三： 当所述样品在退回的过程中位于所述通孔下方时， 进行多组LIBS信号采集， 并 对采集的所述LIBS信号进行光谱预处理， 油分定性及建立烟叶定性模型， 得出油分变量信 息； 步骤四： 依次取中部烟叶、 下部烟叶， 油分特征分别为多、 有、 稍有、 少的样品分别放入 所述漫反射玻璃板上， 依次进行步骤一、 步骤二、 步骤三的操作； 步骤五： 将通过高光谱相机采集到的多组所述高光谱数据及通过所述激光器采集到的 多组所述LIBS信号作为输入信息， 采用人工神经网络模型， 建立烟叶油分预测模型， 进而对 烟叶进行油分和油分 分布的检测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114577718 A 3