專(zhuān)利名稱(chēng)：手持式光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是小型手持式光譜儀，其結(jié)構(gòu)輕巧，使用方便。
電荷耦合器件(CCD)光譜測(cè)試技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的現(xiàn)代光譜測(cè)試技術(shù)，無(wú)機(jī)械掃描，光譜測(cè)試快，但相應(yīng)的儀器價(jià)格較高。目前國(guó)內(nèi)有部分大專(zhuān)院校在作這方面的開(kāi)發(fā)工作，且有部分試生產(chǎn)產(chǎn)品。但一般均采用計(jì)算機(jī)(PC)做數(shù)據(jù)處理，尚未見(jiàn)可獨(dú)立使用的手持式光譜儀器報(bào)道。國(guó)外市場(chǎng)有采用小型光柵分光器件的CCD手持式光譜儀器，但價(jià)格偏高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
本實(shí)用新型的光譜儀是由光纖，微型分光器件，信號(hào)處理等部件依次組成。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是微型分光器件中的CCD連接運(yùn)算放大器(AMP)，之后連接A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器后連接微處理器2(MPU2)采集數(shù)字信號(hào)；然后閃速存儲(chǔ)器，液晶顯示器(LCD)，串行接口(RS232)，操作鍵均與MPU2連接或通過(guò)簡(jiǎn)單邏輯電路與MPU2連接。微處理器1(MPU1)與CCD相連或通過(guò)簡(jiǎn)單邏輯電路與CCD連接。
根據(jù)本實(shí)用新型上述結(jié)構(gòu)，光纖將被測(cè)光耦合到全密封微型分光器件，經(jīng)其中的狹縫，平場(chǎng)光柵分光成光譜面照射在CCD感光元上，每個(gè)CCD象元對(duì)應(yīng)一特定波長(zhǎng)的光譜。CCD內(nèi)部的移位寄存器使象元的光電流依次輸出。此光電流經(jīng)信號(hào)放大，A/D轉(zhuǎn)換等后被MPU2采集，經(jīng)扣除暗電流及定標(biāo)系數(shù)修正后獲得光譜能量分布。LCD用于顯示測(cè)得的光譜曲線。測(cè)試結(jié)果可保存于閃速存儲(chǔ)器中，通過(guò)RS232輸出到PC等設(shè)備。按鍵及電池供電采用常規(guī)方法實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型通過(guò)雙MPU實(shí)現(xiàn)手持式光譜儀器。即，MPU1用于波形發(fā)生器，提供CCD所需工作波形。MPU2用于采集數(shù)字信號(hào)，計(jì)算光譜能量分布等數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型采用入射狹縫、平場(chǎng)光柵、電荷耦合器件密封于一體的微型分光器件，便于儀器的使用、攜帶和保養(yǎng)。
本實(shí)用新型可電池供電獨(dú)立測(cè)試光譜，在儀器的LCD上顯示光譜等數(shù)據(jù)。也可通過(guò)RS232連接計(jì)算機(jī)使用，由配套專(zhuān)用軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示光譜。
本實(shí)用新型獲得以下良好效果1.無(wú)限制次數(shù)使用儀器內(nèi)無(wú)任何可移動(dòng)的機(jī)械零件，儀器的壽命與使用次數(shù)無(wú)關(guān)，允許無(wú)限制次數(shù)使用；2.瞬時(shí)光譜測(cè)試。按下測(cè)試鍵，1秒鐘左右完成380nm～780nm的可見(jiàn)光譜測(cè)試并顯示。這將顯著地減少操作者的工作量；3.可現(xiàn)場(chǎng)使用CCD-H1實(shí)際上為一手持式儀表，儀器設(shè)計(jì)小巧(26CM*14CM*6.5CM)、緊湊，大小與普通萬(wàn)用表類(lèi)似，約0.5公斤重，可用電池或220V交流電4.可脫離計(jì)算機(jī)使用儀器可連接計(jì)算機(jī)使用(RS232串口連接)，由配套專(zhuān)用軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示光譜。也可脫離計(jì)算機(jī)使用，在儀器的LCD屏上顯示光譜；5.使用靈活配備1米長(zhǎng)光纖一根，將被測(cè)光引入測(cè)試儀器，這樣可靈活地對(duì)準(zhǔn)被測(cè)光；6.無(wú)須專(zhuān)門(mén)保養(yǎng)儀器所有光學(xué)零件全部完全密封，無(wú)須專(zhuān)門(mén)保養(yǎng)；7.低廉的價(jià)格儀器采用先進(jìn)的CCD光譜測(cè)試技術(shù)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，價(jià)格甚至低于傳統(tǒng)的機(jī)械掃描式光譜儀。
8.儀器便于生物，醫(yī)學(xué)，化工(油漆，涂料，膠片等)教學(xué)等行業(yè)光譜測(cè)試的二次開(kāi)發(fā)。
權(quán)利要求1.一種手持式光譜儀，是由微型分光器件(3)、信號(hào)處理等部件依次組成，其特征是微型分光器件中的電荷耦合器件(13)后連接運(yùn)算放大器(4)，之后連接A/D轉(zhuǎn)換器(5)，轉(zhuǎn)換器后連接微處理器2(6)采集數(shù)字信號(hào)；閃速存儲(chǔ)器(9)、液晶顯示器(10)、串行接口(7)、操作鍵(8)均與微處理器2連接或通過(guò)簡(jiǎn)單邏輯電路與微處理器2連接，微處理器1(12)與微型分光器件中的電荷耦合器件相連或通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與此電荷耦合器件相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式光譜儀，其特征是入射狹縫，平場(chǎng)光柵，電荷耦合器件密封于一體的微型分光器件。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種手持式光譜儀?，F(xiàn)有的光譜儀采用光柵或棱鏡分光,通過(guò)機(jī)械掃描獲得不同波長(zhǎng)的光譜,也有用電荷耦合器件的現(xiàn)代光譜測(cè)試技術(shù)。但是前者測(cè)試時(shí)間長(zhǎng),儀器易損,后者價(jià)格偏高。本實(shí)用新型采用入射狹縫、平場(chǎng)光柵、電荷耦合器件緊湊集于一體的微型分光器件,通過(guò)運(yùn)算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器進(jìn)行信號(hào)處理,測(cè)試結(jié)果由液晶顯示器顯示,也可存儲(chǔ)于閃速存儲(chǔ)器中,并可通過(guò)計(jì)算機(jī)接口輸出。該光譜儀器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、方便攜帶、價(jià)格合理,有較大的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01J3/18GK2504615SQ0125463
公開(kāi)日2002年8月7日 申請(qǐng)日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者劉木清 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)