(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 202211231576.X (22)申请日 2022.10.09 (71)申请人 安徽自贸区天地人 车大数据科技有 限公司 地址 230088 安徽省合肥市高新区创新大 道2800号创新产业园二期F3 栋17层 (72)发明人 张莉　陈庆华　左昌余　刘琼　 陈玉华　胡衍雷　吴东　 (74)专利代理 机构 昆明合众智 信知识产权事务 所 53113 专利代理师 杜安杰 (51)Int.Cl. G01N 21/359(2014.01) G01N 21/01(2006.01) G01J 3/02(2006.01)G01J 3/06(2006.01) G01J 3/42(2006.01) (54)发明名称 一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪 (57)摘要 本发明提供一种基于MEMS微镜的近红外光 谱仪， 包括光源系统、 光路模块和探测系统， 光源 系统产生的光线射入到光路模块， 光路模块对光 线进行处理后， 反射和透射到探测系统， 由探测 系统对光谱信息进行提取和收集， 并进行分析， 本发明通过将闪耀光栅、 MEMS微镜系统和近红外 单点探测器相结合， 并通过对光路进行优化， 使 其具备更好的光学性能， 聚光能力强、 杂散光小、 信噪比高、 能满足消彗差， 并且摒弃了近红外阵 列探测器， 让整体的结构较为紧凑、 空间利用率 高， 而且成本低。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115452765 A 2022.12.09 CN 115452765 A 1.一种基于 MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特 征在于， 包括： 光源系统， 光源系统包括光源和入射狭缝， 光源产生的光线透过入射狭缝射入至光路 模块； 光路模块， 光源系统射入的光线依次通过光路模块内的准直镜、 高通滤光片、 闪耀光 栅、 MEMS微镜系统和聚焦镜， 所述准直镜位于光源系统出射光方向上， 用于将光源发出的光 准直为平行光， 高通滤光片位于准直镜出射光方向上， 用于滤除杂散光， 闪耀光栅位于高通 滤光片透射光方向上， 所述准直镜、 高通滤光片、 闪耀光栅和聚焦镜均固定， 所述MEMS微镜 系统位于闪耀光栅反射光方向上， 用于偏转不同的角度将闪耀光栅的反射光通过聚焦镜聚 焦后射入探测系统； 探测系统， 所述探测系统包括出射狭缝和单点近红外探测系统， 所述单点近红外探测 系统透过 出射狭缝接收并处 理光路模块出射的光线。 2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特征在于： 所述光源系 统还包括有位于光源和入射狭缝之间的样品池， 用于放置样品。 3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特征在于： 所述光源为 采用钨灯发光的近红外光谱仪光源。 4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特征在于： 所述准直镜 采用反射式准 直镜， 聚焦镜采用反射式聚焦镜 。 5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特征在于： 所述闪耀光 栅每毫米刻线6 00条， 采用反射铝膜。 6.根据权利 要求1所述的一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特征在于： 所述MEMS微 镜系统包括反射镜和边框， 所述反射镜两端固定有转轴， 转轴另一端转动安装在边框内， 一 端转轴上固定有定 子， 边框内侧固定有驱动线圈， 所述驱动线圈包裹在定 子外侧。 7.根据权利要求6所述的一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特征在于： 所述单点近 红外探测系统包括单点近红外式的探测器和控制器， 所述探测器通过模数转换模块和控制 器电性连接， 探测器将检测的光信号通过模数转换模块转换成数字信号发送至控制器， 所 述控制器通过驱动器和驱动线圈电性连接， 向驱动线圈内通入电流带动转轴转动。 8.根据权利要求7所述的一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特征在于： 所述探测器 采用1mm单点InGaAs式的近红外式探测器。 9.根据权利要求7所述的一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特征在于： 所述驱动 器 采用PWM脉冲驱动电路。 10.根据权利要求7所述的一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 其特征在于： 所述单点 近红外探测系统还包括有和控制器电性连接的通讯模块， 用于在控制器和上位机之 间建立 通讯。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115452765 A 2一种基于MEMS微镜的近红外光谱 仪 技术领域 [0001]本发明涉及光谱分析仪技 术领域， 具体为 一种基于 MEMS微镜的近红外光谱仪 。 背景技术 [0002]近红外(800 ‑2500nm)光谱分析是环境监测、 化学成分分析、 食品检测、 医学检验、 材料分析等科研及工业领域中最有效和最广泛使用的表征方法之一。 传统近红外光谱仪的 仪器结构复杂、 使用环境受限、 携带与运输困难、 高成本等不足使其难以用于实时监控和现 场检测， 在某些场合下减小光谱仪物理尺寸、 降低成本和功 耗相较于高性能来说更加重要。 因此， 随着科学技术的发展， 小型化、 便携化、 低成本以及可实现快速、 实时、 准确检测的微 型近红外光谱仪的研发意义重大。 现有的微型近红外光谱仪可大致分为传统色散型、 滤光 片型、 调制型及基于微光机电系统(Micro ‑Opto‑Electro‑mechanical  system， MOEMS)与微 机电系统(Micro ‑Electro‑mechanical system， M EMS)技术开发的微型近红外光谱仪等。 [0003]目前主流的微型近红外光谱仪产品大多采用基于迈克尔逊干涉原理的傅里叶变 换型和光栅扫描 型， 如公开号为CN 102620829B提供的一种基于可编程微镜和单点探测器的 傅里叶变换红外光谱仪， 傅里叶变换型微型近红外光谱仪是对不同波长的光进行波分复 用， 探测器探测 后需通过逆变换完成光谱重构才能得到光谱信号， 其抗震性差、 加工工艺难 度大、 重复性差且成本较高。 光栅扫描型微型近红外光谱仪主要采用固定光栅和阵列探测 器的结构， 通过对不同波长的光进行 空间或时间的分离， 然后进 行光谱读出， 但近红外阵列 探测器(如InGaAs近红外阵列探测器)非常昂贵， 同时为了保证性能通常需要冷却系统， 一 定程度上增 加了系统体积和功耗， 使光谱仪整体成本较高。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种基于MEMS微镜的近红外光谱仪， 以解决上述背景技术 中提出的问题。 [0005]为实现上述目的， 本发明提供如下技 术方案： [0006]一种基于 MEMS微镜的近红外光谱仪， 包括： [0007]光源系统， 光源系统包括光源和入射狭缝， 光源产生的光线透过入射狭缝射入至 光路模块； [0008]光路模块， 光源系统射入的光线依次通过光路模块内的准直镜、 高通滤光片、 闪耀 光栅、 MEMS微镜系统和聚焦镜， 所述准直镜位于光源系统出射光方向上， 用于将光源发出的 光准直为平行光， 高通滤光片位于准直镜出射光方向上， 用于滤除杂散光， 闪耀光栅位于高 通滤光片透射光方向上， 所述准直镜、 高通滤光片、 闪耀光栅和聚焦镜均固定， 所述MEMS微 镜系统位于闪耀光栅反射光方向上， 用于偏转不同的角度将闪耀光栅的反射光通过聚焦镜 聚焦后射入探测系统； [0009]探测系统， 所述探测系统包括出射狭缝和单点近红外探测系统， 所述单点近红外 探测系统透过 出射狭缝接收并处 理光路模块出射的光线。说　明　书 1/4 页 3 CN 115452765 A 3