中文介紹

ATOM 微型光譜儀是一款高性價比的工業(yè)級光譜儀，儀器體積小，重量輕，便于運輸、攜帶，光譜范圍可按需求配置。該儀器可應(yīng)用于顏色測量、吸光度測量、煙氣測量、科研教學(xué)、近紅外吸收（水果分選等）等多個工業(yè)現(xiàn)場測量。

1. 體積小，重量輕2. 可適配如海具有固定銷的多芯密排光纖，光纖插拔強度一致性≦7%；3. 紫外光譜響應(yīng)強；4. CCD量化背景噪聲≦30 RMS（最小積分時間）；5. 配置USB、串口多種通訊接口，配置10PIN交互接口，配置專有DAC和ADC，可實現(xiàn)配套光源的使能、強度控制和功率反饋。

選型表

*光譜范圍及其他參數(shù)可根據(jù)客戶實際應(yīng)用場景定制

*分辨率與實際值存在約120%的偏差

1 紫外/可見吸光度測試：

Atom光纖光譜儀憑借其緊湊的尺寸、高效的光譜檢測能力和便捷的操作方式，專為水質(zhì)分析領(lǐng)域設(shè)計。它能夠快速、準確地檢測水質(zhì)中的多種成分和參數(shù)，為水質(zhì)監(jiān)測、污染預(yù)警、環(huán)境研究以及水處理過程控制等提供可靠的數(shù)據(jù)支持，是水質(zhì)分析領(lǐng)域的理想工具。

（1）污染物檢測

• 重金屬離子檢測：如鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）等重金屬離子在特定波長下具有特征吸收峰，通過檢測其濃度，為水體重金屬污染監(jiān)測提供高靈敏度檢測手段。
• 有機污染物檢測：針對常見的有機污染物，如、石油類物質(zhì)等，通過分析其在紫外 - 可見光區(qū)的光譜吸收特征，助力水體有機污染評估和治理效果監(jiān)測。
• 營養(yǎng)鹽檢測：能夠檢測水體中的氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總磷等營養(yǎng)鹽成分，為水體富營養(yǎng)化監(jiān)測和水生態(tài)修復(fù)研究提供數(shù)據(jù)支持。

• pH 值測量：通過檢測水樣在特定波長范圍內(nèi)的光譜吸收特性，間接反映水樣的酸堿度，可滿足日常水質(zhì)酸堿性監(jiān)測需求。
• 溶解氧（DO）檢測：利用特定熒光物質(zhì)在水中的溶解氧環(huán)境下發(fā)光強度變化與光譜特征相關(guān)聯(lián)的原理，測量溶解氧濃度，為水體生態(tài)監(jiān)測和水處理曝氣過程控制提供依據(jù)。

• 濁度分析：基于光在水樣中散射光譜強度與濁度成正比關(guān)系，測量濁度范圍，有效評估水體中懸浮顆粒物含量。

2 顏色測量

（1）原理：光譜儀測量顏色的基本原理是通過測量物體對不同波長光的反射、透射或吸收情況來確定其顏色。當光線照射到物體表面時，物體會吸收一部分光，并反射或透射另一部分光。光譜儀可以將反射或透射的光分解成不同波長的光譜成分，并記錄下每個波長處的光強信息。這些光譜數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，就可以與標準顏色空間（如CIE1931、CIE1976等）中的顏色坐標相對應(yīng)，從而實現(xiàn)對顏色的精確測量。

（2）應(yīng)用領(lǐng)域：

• 工業(yè)生產(chǎn)：

在印刷行業(yè)，光譜儀用于測量油墨的顏色。

對于塑料制品生產(chǎn)，光譜儀可以幫助控制塑料原料和成品的顏色。

• 紡織品行業(yè)

光譜儀用于測量織物的染色效果。無論是天然纖維（如棉、毛、絲）還是化學(xué)纖維（如滌綸、錦綸）制成的織物，光譜儀都能準確地測量其顏色。通過在紡織生產(chǎn)線上安裝光譜儀，可以對染色后的織物進行快速顏色檢測。

• 有色玻璃

有色玻璃是在燒制普通玻璃時加入著色劑形成的。其在室內(nèi)裝修等應(yīng)用十分廣泛。

• 涂料行業(yè)：

涂料的顏色是其關(guān)鍵質(zhì)量指標之一。光譜儀在涂料研發(fā)和生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要作用。

3 教學(xué)

（1）物理教學(xué)應(yīng)用——原理教學(xué)

• 光的色散現(xiàn)象：光纖光譜儀可直觀展示光的色散，將復(fù)色光引入儀器，學(xué)生能清晰看到不同波長光分開形成光譜，理解光波長與顏色對應(yīng)關(guān)系。通過光柵或棱鏡色散元件，學(xué)生可觀察到光的波動性和粒子性雙重性質(zhì)，加深對光學(xué)基本原理的理解。
• 光纖全反射原理：光纖光譜儀的光纖傳輸環(huán)節(jié)可展示光線在光纖中的全反射原理，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察光纖結(jié)構(gòu)，解釋光在纖芯和包層間全反射。改變光纖彎曲程度，學(xué)生可觀察光信號傳輸效率變化，理解全反射條件對光纖傳輸?shù)闹匾浴?/li>
• 光譜分析基礎(chǔ)教學(xué)：光纖光譜儀可測量各種光源光譜，教師采集不同光源數(shù)據(jù)，講解光譜組成要素，如波長范圍、光譜線形狀、強度分布等。通過測量鈉光燈光譜，學(xué)生觀察其特征雙黃色譜線，理解原子光譜概念及不同元素特定光譜特征原理。

4 水果分選

（1）原理：光譜儀通過光譜特征可精準捕捉水果表皮損傷與內(nèi)部成分變化，非破壞性檢測保障果品完整。實現(xiàn)了水果從表皮到內(nèi)部成分分析的全流程無損檢測，為農(nóng)業(yè)智能化分選和品質(zhì)控制提供了高效解決方案。

（2）優(yōu)勢：

• 無損快速檢測：核心優(yōu)勢在于能夠快速（通常在毫秒到秒級完成一次測量）且不破壞水果樣品的情況下獲取其內(nèi)部和外部品質(zhì)信息，適合大規(guī)模、高通量的在線分選。
• 多指標同時評估：一次光譜掃描可以獲取豐富的信息，通過合適的算法可以同時 評估水果的糖度、酸度、硬度、水分、內(nèi)部缺陷、顏色等多個品質(zhì)指標。
• 集成便利性：這些微型光譜儀通常體積小、重量輕，并提供標準的通信接口，方便集成到現(xiàn)有的水果分選機械臂、傳送帶系統(tǒng)或開發(fā)成便攜式設(shè)備。
• 較高的檢測精度和一致性：相比人工分選，光譜 技術(shù)結(jié)合化學(xué)計量學(xué)模型能夠提 供更客觀、更一致的品質(zhì)評估結(jié)果，減少主觀誤差，提高分選的準確性和可靠性。
• 靈活性和可定制性：許多光譜儀提供不同波長范圍、分辨率、狹縫尺寸等配置選項，可以根據(jù)具體待測水果種類和品質(zhì)指標進行優(yōu)化選擇。
• 推動標準化和品牌化：通過精確的品質(zhì)分選，有助于水果產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)標準化生產(chǎn)和 供應(yīng)，提升產(chǎn)品附加值和品牌競爭力。

8.4 植物生長狀態(tài)監(jiān)測

植物狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是一種通過分析葉片對不同波長光的吸收特性，來無損、快速評估植物生理狀態(tài)、生化組分含量以及健康狀況的方法。其基本原理是葉片中的各種化學(xué)成分 （色素、水分、蛋白質(zhì)、纖維素、木質(zhì)素等）對特定波長的電磁輻射有選擇性的吸收。

• 葉綠素 (Chlorophyll a & b)：是植物進行光合作用的主要色素，強烈吸收藍光區(qū) （約 400-500 nm）和紅光區(qū)（約 600-700 nm）的光，而反射綠光（約 500-600 nm）， 因此葉片呈現(xiàn)綠色。葉綠素含量直接反映了植物的光合能力和健康狀況。含量降 低（如脅迫、衰老、營養(yǎng)缺乏）會導(dǎo)致紅邊位置（約 680-760 nm 反射率急劇上升 的區(qū)域）發(fā)生藍移，綠峰反射率增加。
• 類胡蘿卜素 (Carotenoids - 胡蘿卜素、葉黃素)：輔助光合色素，吸收藍紫光區(qū) （約 400-530 nm）。在葉片衰老或脅迫條件下，葉綠素降解，類胡蘿卜素的顏色 （黃色、橙色）顯現(xiàn)出來。它們的光譜特征可以指示植物的脅迫狀態(tài)和光保護機 制。
• 水分 (Water)：是植物生命活動必需的物質(zhì)。水分在近紅外區(qū)域有多個明顯的吸 收帶，如 970 nm、1200 nm、1450 nm 和 1940 nm 附近。通過分析這些吸收帶的 強度和形狀，可以評估葉片含水量，進而判斷植物的水分脅迫狀態(tài)。
• 氮 (Nitrogen)：是葉綠素和蛋白質(zhì)的重要組成元素，與植物生長和產(chǎn)量密切相關(guān)。 氮含量通常不直接產(chǎn)生特征吸收峰，但它通過影響葉綠素和蛋白質(zhì)的含量，間接 改變?nèi)~片的光譜特性。葉綠素含量的變化（可見光區(qū)）和蛋白質(zhì)在近紅外區(qū)的吸 收（與 N-H、C-H 鍵振動相關(guān)）都可以用來間接估算氮含量。
• 其他生化組分：如蛋白質(zhì)、纖維素、木質(zhì)素、淀粉等，在近紅外和短波紅外區(qū)域 也有特定的吸收特征，與葉片的結(jié)構(gòu)、成熟度、脅迫響應(yīng)等有關(guān)。
• 病害脅迫：病蟲害脅迫通常會導(dǎo)致葉片生理生化參數(shù)的改變，如色素降解、水分 失衡、細胞結(jié)構(gòu)破壞等，這些都會在葉片的光譜反射或吸收曲線上有所體現(xiàn)，使 得光譜技術(shù)可以用于早期病害檢測和監(jiān)測。例如，病斑區(qū)域的色素含量和水分含 量會發(fā)生變化，導(dǎo)致其光譜特征與健康區(qū)域不同。

通過分析葉片吸收光譜的特征吸收峰，可檢測植物的生理指標，例如葉綠素含量、植物脅迫狀態(tài)等。通過測量葉片在特定波長范圍內(nèi)的吸收率、反射率或透射率，結(jié)合各種植被指數(shù)（如 NDVI、PRI、EVI 等）和化學(xué)計量學(xué)模型，可以定量或定性地評估上述生理生化參數(shù)， 為精準農(nóng)業(yè)、植物脅迫監(jiān)測、生態(tài)研究等提供重要技術(shù)支持。