光谱产品,精益求精


品类齐全,高性价比

包括近红外光谱仪系列产品、光源和激光器、光纤和探头、光路配件等光谱测量全系列产品

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手持式反射型近红外光谱仪

NIR-M-R2,900-1700nm,是近红外光谱应用领域极受欢迎的一款反射型手持近红外光谱模块,内置光源,支持MicroUSB、Uart和可选配的Bluetooth通信,提供完善的SDK二次开发包,方便用户快速开发。

NIR-R210,900-1700nm,是裸板模块的基础上,增加了锂电池、蓝牙通信和保护壳体,构成低成本的手持式光谱仪,精美的封装,超高的性价比,广泛用于实验室和户外测量。

一、产品特点

  • 小巧随处可测。内置锂电,可移动电源充电;掌心大小,小巧便携,放入口袋,随处可测。
  • 内置光源和锂电。内置长寿命光源,3800mAH锂电,工作续航超10小时,待机超7天。
  • 多种通讯接口。MicroUSB、Uart、蓝牙通信,电脑、单片机、手机等,全方位支持。
  • 全平台SDK。支持Windows、Linux、Android、Ios、Keil,免费提供演示软件和示例源码。

二、应用场景

        反射型近红外光谱仪由于其小巧便携特性,非常适合设计成用于无损检测的手持检测分析仪, 其中带壳体版本(NIR-R210)通过蓝牙与手机连接后,可以用手机APP或小程序进行分析测试。 由于该型号仅适合接触或微距测量,所以大多应用场景是表面方便接触的固体样品、可放在石英杯里的粉末或颗粒状样品, 常用于水果、布料、药品、土壤、塑料、皮革、谷物、烟叶、茶叶等成分的定量或定性测量。
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布料测量

对布料成分和比例进行定性或定量分析

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水果测量

对水果的糖度、水分或新鲜度等进行定量分析

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皮革测量

对皮革类的成分做定性分析,可用于区分真假皮革

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塑料测量

对塑料成分做快速定性鉴定,主要用于来料分析

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土壤测量

对土壤肥力做定量分析,粉末类放于透明石英容器测量

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谷物测量

对谷物成分品质做定性或定量分析,颗粒类放于透明容器测量

三、技术参数

项目 参数 描述
产品型号 NIR-R210 适用于接触式反射测量
波长范围 900-1700nm 近红外常用波长或波数表示范围
光学分辨率 Typ. 10 nm, Max. 14 nm 常用峰值波长半高宽表示
波长精度 Typ.±1 nm, Max.±2 nm 测量峰值与校准样品峰值的波长偏差
信噪比 6000:1 满量程相对强度值与系统电子噪声波动值的比值
狭缝尺寸 25um 光谱仪入光口狭缝,量产内置,不可更改
通讯接口 MicroUSB、UART、蓝牙 MicroUSB直连电脑,Uart用于串口,蓝牙用于手机APP
传感器 温湿度传感器 用于显示模块内部温湿度值
供电 5V-300mA USB供电、锂电池供电或外置电源均可

四、原理介绍

4.1 化学原理

        当红外光照射物体时,若物体中的分子选择性吸收某些波长的光,则会产生吸收光谱,通过对特征光谱进行标定和建模,可实现被测样品的定性或定量分析。 通常情况下,由分子基频振动产生的吸收光谱在中红外波段,对应光谱范围是2.5-25um,对应波数范围是4000-400cm-1;而分子振动的倍频或组合频产生的吸收光谱范围会落在近红外波长,对应波长范围是0.7-2.5um(即700-2500nm),对应波数范围是4000-14825cm-1。 有机化合物中有很多含氢基团(X-H),而含氢基团的一倍频位于近红外区,因此,近红外测试效果最好的分子对象是含氢基团,主要基团如下图:

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4.2 光学原理

        本型号近红外光谱模组采用是光栅分光设计,光经过狭缝(Slit)并准直(Collimating)照射到光栅(Diffraction)上,由光栅分光后产生的不同波长的光,并排射到数字镜像阵列(DLP)反射镜,通过编程控制每个微型反射镜,依次把对应波长的光反射到单点InGaAs探测器上,再由ADC转换为数字信号并解析成光谱曲线。具体原理图如下:

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        该光路最大的优势是把价格昂贵的传统线阵InGaAs探测器,用价格便宜的单点探测器替代,同时依托台湾中强光电在江苏昆山的投影仪模组精密生产线实现了量产化,把单价10万+的近红外光谱仪,做到单价1万+,进而让许多用不起的应用场景变成了可能。 该光路实现把光源做了内置处理,从而避免了光纤接入和外置光源配备,使得体积变得非常小,很适合于手持设备集成开发。

4.3 测量原理

        反射型近红外光谱仪主要用于接触式测量物体的光谱反射率或吸光度。该反射率是基于标准白板作为参考计算得出,吸光度是由反射率(或透射率)进行数学变换后的表达。

        反射率或吸光度的测量流程如下:

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        反射率的计算公式如下:

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        其中R表示反射率(Reflectance),Sample是指样品光谱,Reference是指参考光谱。

        对反射率公式作数学变换可得到吸光度公式:

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        对于精度要求较高的用户,可以再存储一次暗背景,用于扣除光谱仪的电子噪声基线(主要来自于InGaAs探测器和电路板),称为暗背景。在流程图上增加一个步骤即可:把光谱仪测量口避开物体,悬空朝下对着空气,点击测量,获取暗背景光谱。

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        此时反射率的计算公式有所变化,具体如下:

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        其中R表示反射率(Reflectance),Sample是指样品光谱,Reference是指参考光谱,Dark是暗背景光谱。

        对反射率公式作数学变换可得到吸光度公式:

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室内环境中很少会近红外光(LED照明灯不含近红外光谱)。即使在室外,只要光谱仪测量口不对着太阳光,且InGaAs探测器灵敏度远不如200-1100nm范围的CCD探测器,一般也不会有环境光被感应到。因此取暗背景时,基本不需要考虑环境光,悬空朝下对着空气即可。

五、产品选型

5.1 按波长范围选型

      因近红外光谱仪种类和型号较多,会导致缺乏使用经验的用户不知如何选型。波长范围是近红外光谱仪选型时最重要的指标,不同范围差价非常大。常用红外光谱仪按照波长范围可以分为以下几类:

波长范围 探测器类型 特点 分子振动频
700-1100nm 硅元素(Si) 价格便宜,范围短窄,有机分子识别能力能力差 多倍频/混合频
900-1700nm 铟镓砷(InGaAs) 价格适中,范围适中,有机分子识别能力适中 一倍频/混合频
900-2500nm 铟镓砷(InGaAs) 价格较贵,范围较广,有机分子识别能力强 一倍频/混合频
2.5um-25um 锑砷铟(InAsSb) 价格非常贵,体积大,有机分子识别能力非常强 基频
2.5um-25um,即4000-400cm-1(波数),属于中红外波段,常见于傅里叶红外光谱仪,以实验室台式设备为主,位于分子基频振动产生的吸收谱带,特征信号很强。在预算充裕且用于实验室检测的条件下,推荐选购此类型红外光谱仪。 *分子振动频倍率越高,产生的吸收谱带特征信号就越弱。

5.2 按预算价格范围选型

      红外光谱仪不同原理和波长范围的价格差异很大,根据采购预算,可以按照价格差异作如下分类:

波长范围 探测器类型 预算范围
700-1100nm 线阵或面阵CCD型 1-5万
900-1700nm DMD+单点InGaAs型 1-2万
900-1700nm 线阵InGaAs型 8-18万
1350-2150nm DMD+单点InGaAs型 4-6万
900-2500nm 线阵InGaAs型 20-30万
2.5-25um 傅里叶红外 20-50万
该表格中价格范围仅供参考,厂家和型号信息不予列出,用户可根据需求自行咨询相关厂家。本表仅列出市面上常用的探测器和光路原理,因认知度和使用经验有限,尚有其他技术原理的产品未予列出。

5.3 按测量光路场景选型

      根据实际测量时使用的光路场景,如反射光路、透射光路或自行搭建光路,可选择不同类型的光谱仪或模块。下面仅对谱研互联提供的各种型号进行对比介绍:

反射型近红外光谱模块R2
反射型 NIR-M-R2

900-1700nm,内置光源,裸板反射模块,支持USB、UART 和蓝牙通讯(需另配蓝牙模块),常用于手持设备开发,适用于接触式反射光谱测量

透射型近红外光谱模块T1
透射型 NIR-M-T1

900-1700nm,透射型,内置光源和准直镜,裸板透射模块,支持USB、UART 通信,用于溶液的光谱透射率测量,可实现有机溶液快速定性和定量分析。

光纤型近红外光谱模块F1
光纤型 NIR-M-F1

900-1700nm,光纤型,裸板光纤接口模块,支持USB、UART 通信,SMA905 光纤接口,配合外置光源、反射探头或反射式积分球、余弦校正器、比色皿支架等,可搭建较为灵活的光谱测量系统,用于反射或透射光谱测量,适合搭建式测量场景。

反射型近红外光谱仪R210
反射型 NIR-R210

900-1700nm,反射型,内置锂电池和蓝牙模组,铝合金壳体,支持LOGO 定制,支持USB、UART 和蓝牙通讯,常用于手持设备开发,适用于接触式反射光谱测量。

透射型近红外光谱仪器T1C
透射型 NIR-M-T1-C

900-1700nm,透射型,带壳体,内置光源和准直镜,支持USB、UART 通信,用于溶液的光谱透射率测量,可实现有机溶液快速定性和定量分析。

光纤型近红外光谱仪F1C
透射型 NIR-M-F1-C

900-1700nm,光纤型,带壳体,支持USB、UART 通信,SMA905 光纤接口,配合外置光源、反射探头或反射式积分球、余弦校正器、比色皿支架等,可搭建较为灵活的光谱测量系统,用于反射或透射光谱测量,适合搭建式测量场景。

反射型近红外光谱仪R11
反射型 NIR-M-R11

1350-2150nm,反射型,InGaAs 探测器,内置四只卤素灯,支持USB、UART 通信,常用于手持设备开发,适用于接触式反射光谱测量

光纤型近红外光谱模块F11
透射型 NIR-M-F11

1350-2150nm,光纤型,裸板光纤接口模块,支持USB、UART 通信,SMA905 光纤接口,配合外置光源、反射探头或反射式积分球、余弦校正器、比色皿支架等,可搭建较为灵活的光谱测量系统,用于反射或透射光谱测量,适合搭建式测量场景。

透射型近红外光谱模块T11
透射型 NIR-M-T11

1350-2150nm,透射型,内置光源和准直镜,裸板透射模块,支持USB、UART 通信,用于溶液的光谱透射率测量,可实现有机溶液快速定性和定量分析.

反射型近红外光谱仪R310L
反射型 NIR-R310L

1350-2150nm,反射型,InGaAs 探测器,内置四只卤素灯,内置锂电池和蓝牙模组,铝合金壳体,支持LOGO 定制,支持USB、UART 和蓝牙通讯,常用于手持设备开发,适用于接触式反射光谱测量。

光纤型近红外光谱仪F11C
光纤型 NIR-M-F11-C

1350-2150nm,光纤型,带壳体,支持USB、UART 通信,SMA905 光纤接口,配合外置光源、反射探头或反射式积分球、余弦校正器、比色皿支架等,可搭建较为灵活的光谱测量系统,用于反射或透射光谱测量,适合搭建式测量场景。

透射型近红外光谱仪T11C
透射型 NIR-M-T11-C

1350-2150nm,透射型,带壳体,内置光源和准直镜,支持USB、UART 通信,用于溶液的光谱透射率测量,可实现有机溶液快速定性和定量分析。

以上产品总结如下:按波段分为900-1700nm和1350-2150nm两个波段,按光路分为反射型、透射型和光纤型,其中反射型适用于贴近测量,透射型适用于比色皿液体透射测量,光纤型适用于搭建光路测量。如有疑问,可联系谱研互联工程师,18002510857,沈工,微信同手机号。

六、订购信息

6.1 选型裸板模块NIR-M-R2

      反射型近红外光谱仪通常用于测量反射率或吸光度,通常需要一个标准参考白板,用于取参考强度值。对于固定反射测量场景,通常做如下套件配置:

产品名称 型号 数量 单价 金额
反射型近红外光谱模块 NIR-M-R2 1 16830 16830
标准参考白板 STD-DR100 1 950 950
合计 17780
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6.2 选型带壳体整机NIR-R210

      对于非集成用户,仅用于做实验测试,推荐选购带壳体整机NIR-R210,手持使用时有保护壳体,可根据样品类型做正反向测试,手持接触测量时可正向测试,对于需要放在容器里的粉末或颗粒类样品可反向防止测试。该型号内置了锂电池和蓝牙通信,可用于手机端测试。

      此外,对于所有带壳体的型号,我司支持LOGO和型号等打标定制,用户可根据需要把要打标的内容发给我司,由美工设计人员先把效果图展示给用户确认后,再予以打标。

产品名称 型号 数量 单价 金额
手持式反射型近红外光谱仪 NIR-R210 1 19580 19580
标准参考白板 STD-DR100 1 950 950
合计 20530
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七、典型光谱

      近红外光谱最常使用的是吸光度模式,如何由原始光谱图计算得出吸光度,可参见第四章第3节测量原理。对于透明样品,最好是垫上白板,把透过的光再反射回样品并进入光谱仪测量口,以增加光穿过样品的光程。在大多数反射测量中,光谱数据的绝对吸光度不宜直接使用,应先做归一化等预处理。

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标准白板原始光谱图
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塑料ABS吸收光谱图
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大豆吸收光谱图
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人体皮肤吸收光谱图
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植物叶片吸收光谱图
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土壤吸收光谱图