1.透反射

透射/反射光谱是材料本身的一项重要光学特性，在现今工业蓬勃发展的背景下，对材料本身特性的质量控制越来越严格，从而利用光谱仪进行快速准确的反射光谱/透射光谱的测量技术也开始日渐成熟。

1.1原理知识

在透过率测量时，象素n上的透过率是用当前样品、参考和背景数据按下面方程计算出来的：

式中T-----------透过率

Sample-----------样品透过强度值

Ref------------参考样片透过强度

Dark-----------背景数据

透过率的百分比在数学上与反射率是一样的，所以同样可以用于反射实验，反射测试中ref为参考板反射强度（如果需要测量绝对反射率值，需要在式中乘以系数C，C为参考反射板在每个波长的绝对反射率值）。

2.应用背景

透射/反射光谱仪系统具有测量快速，准确，方便集成等优点，目前已经广泛应用到实验室检测、产品在线测试等应用。目前的主要应用在：

高分子材料反射/透射测试

建筑玻璃 反射/透射测试

在线 反射/透射测试

光伏压花玻璃 透射测试

干涉滤光片 透射测试

薄膜样品 反射/透射测试

各种晶体、塑料、纺织品等反射测试

平板、LCD、背光板、手机/平板油墨孔等透射测量l

3.透射/反射测量及常用配置

3.1反射率测量（光纤反射探头）

光谱反射测量的基本原理是利用光纤将光源输送到物体的表面，再将材料的光谱反射数据传到光纤光谱仪上，由软件将其显示，并对其进行分析，从而可以对待测样品进行鉴定。在测量时，将一面与基准光路呈一定角度的标准反射器置于测量光路上，并以其反射光谱为参照。当暗光谱和参考光谱都收集完毕后，可以将被测量的样品替换为标准的反射板，进行后续实验的测试。

图3-1 反射率测量（探头）连接示意图

使用莱森光学的iSpec-TMS100-IND光谱系统反射率测量，一般采用反射积分球测量光路，反射积分球内表面是完美的漫射体，具有非常均匀的空间反射特性，反射光在内表面经过多次反射后变得十分均匀，而且光强随之衰减；具有测量稳定，重复性好，结果准确等优点。

3.2反射率测量（积分球）

对待测样品进行反射率光谱测量，一般使用卤钨灯作为照明光源，本文实验中光源采用莱森光学的氘卤组合光源，利用光谱仪配合反射积分球进行测量，是由于积分球内部表面是一个完全的漫射体，其空间的反射性质十分均匀，反射的光线在内部被反射后会变得很均匀，并且强度会随着反射次数增多而减弱；具有测量稳定，重复性好，结果准确等优点。下图为用积分球测全反射率的光路示意图。

图3-2反射率光路示意图

图3-3iSpec-TMS-IND光谱透射/反射率测量系统

使用莱森光学的iSpec-TMS100-IND光谱系统反射率测量，一般采用反射积分球测量光路，反射积分球内表面是完美的漫射体，具有非常均匀的空间反射特性，反射光在内表面经过多次反射后变得十分均匀，而且光强随之衰减；具有测量稳定，重复性好，结果准确等优点。

4.实验

产线上的小麦种子好坏的检验需要单次测量时间较短的测量系统才能保证满足实际应用需求，本次实验主要验证反射探头配合光谱仪实现快速测量种子反射率的可行性，同时对比获得感染种子和消毒种子在反射率曲线上的差异。

图4-1测量样品

4.2实验仪器列表

4.3实验内容

测量随机种子在2mm和5mm距离下相对于标准白板的相对反射率，一组共10次测量数据，在同一距离下对比感染种子和消毒种子的反射率曲线差异。由于种子高度不一难以控制，反射强度也会不一样。

图4-2 实验光路示意图

图4-3 测量实验图

图4-4 测量实验图

4.4实验结果

4.1.1 2mm测量距离下的种子反射率

随机测量感染种子，选取十次测量结果绘制曲线，曲线的趋势基本一致，反射率的高低是由于种子的高度形态不一、很难跟参考白板的测量情况一致导致的。

随机测量消毒种子，选取十次测量结果绘制曲线，曲线的趋势基本一致。

选取感染种子和消毒种子各五组数据绘制反射率曲线图，反射率曲线趋势基本一致

4.4.2 5mm测量距离下的种子反射率

随机测量感染种子，选取十次测量结果绘制曲线，曲线的趋势基本一致，有个别样品的反射率曲线变化相对明显。

随机测量消毒种子，选取十次测量结果绘制曲线，曲线的趋势基本一致。

选取感染种子和消毒种子各五组数据绘制反射率曲线图，反射率曲线趋势基本一致。

4.4.3 测量时间

理论测量时间等于软件的光谱积分时间X软件设置平均次数。在本次实验中各距离下的单次测量时间如下：

1. 2mm距离下的光谱积分时间为12ms，平均次数为1，则单次测量时间约为12*1=12ms。

2. 5mm距离下的光谱积分时间为25ms，平均次数为1，则单次测量时间约为25*1=25ms。

实际的测量时间会略长一些。

不同测量距离会影响收光强度从而影响测量时间，同时不同距离反射探头出射的光斑大小也不同，距离越远光斑越大。在5mm距离下，打在小麦种子上的光斑已经非常接近小麦种子本身的宽度尺寸，因此如果距离出现偏移，光斑就会打到小麦种子以外的物体从而影响测量结果；而2mm测量距离出射光斑在1mm左右，能轻松将光斑只打在小麦种子上。

5.分析讨论

1、在2mm和5mm这两种测量距离下，感染种子和消毒种子的反射率曲线差异不明显。

2、理想测量时间在2mm距离下能实现单次测量时间接近12ms，5mm测量距离下能实现单次测量时间接近25ms。