一種用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光譜采集設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光譜分析技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各式各樣的光學(xué)檢測裝置。以電荷耦合器件(CXD)、光電二極管陣列(PDA)為代表的陣列檢測器由于器件的集成度高、一致性強(qiáng)、靈敏度高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在了采用固定光柵的多通道光譜采集設(shè)備中。
[0003]在光譜分析領(lǐng)域，不同的分析體系對檢測器的靈敏度和動態(tài)范圍會有不同的要求，以采集到具有最佳分辨率和信噪比的光譜，因此不可避免的需要更換前端光電探測器和光源。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述問題，本實用新型公開了一種用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，可針對不同的光源和探測器實現(xiàn)靈活的配置，能夠適用于大部分的應(yīng)用場合，是一種平臺型的電路系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，包括系統(tǒng)管理控制器、與所述系統(tǒng)管理控制器連接的用于光源驅(qū)動的數(shù)控恒流源電路及用于驅(qū)動陣列探測器進(jìn)行光譜采集的陣列探測器驅(qū)動電路；
[0007]所述數(shù)控恒流源電路包括微控制器、與所述微控制器連接的MOS驅(qū)動電路和大功率M0S電路；
[0008]所述陣列探測器驅(qū)動電路包括與所述系統(tǒng)管理控制器的控制端連接的CCD時鐘發(fā)生電路，所述時鐘發(fā)生電路通過驅(qū)動電路與陣列探測器安裝插座連接，陣列探測器的信號輸出端通過低通濾波電路和CCD信號處理電路與所述系統(tǒng)管理控制器的信號輸入端連接。
[0009]作為優(yōu)選，所述大功率M0S電路通過電流反饋電路和A/D轉(zhuǎn)換器與所述微控制器的信號輸入端連接。
[0010]作為優(yōu)選，還包括與所述系統(tǒng)管理控制器的控制端連接的用于驅(qū)動液晶顯示裝置的液晶電路。
[0011]作為優(yōu)選，所述系統(tǒng)管理控制器采用NXP半導(dǎo)體公司的ARM7內(nèi)核微控制芯片LPC2148，所述系統(tǒng)管理控制器上連接有JTAG調(diào)試接口、B型USB接口和外部數(shù)據(jù)及控制總線。
[0012]作為優(yōu)選，所述CCD時鐘發(fā)生電路包括時鐘發(fā)生器，所述時鐘發(fā)生器為8位微控制器C8051F410。
[0013]作為優(yōu)選，所述驅(qū)動電路由8只運放AD8057構(gòu)成的同相放大器組成。
[0014]作為優(yōu)選，所述低通濾波電路是以運放AD8057為核心的等值元件低通濾波電路。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型在一實施例中的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1中系統(tǒng)管理控制器的電路連接原理圖；
[0017]圖3是圖1中TFT液晶顯示電路原理圖；
[0018]圖4是圖1中CCD時鐘發(fā)生器電路圖；
[0019]圖5是圖1中CCD時鐘發(fā)生電路的驅(qū)動時鐘時序圖；
[0020]圖6是C⑶單幀數(shù)據(jù)采集時序圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細(xì)闡述。
[0022]如圖1所示，本實用新型公開的用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理控制器11、與所述系統(tǒng)管理控制器11連接的用于光源驅(qū)動的數(shù)控恒流源電路及用于驅(qū)動陣列探測器進(jìn)行光譜采集的陣列探測器驅(qū)動電路；
[0023]所述數(shù)控恒流源電路包括微控制器12、與所述微控制器12連接的M0S驅(qū)動電路18和大功率M0S電路19，可以實現(xiàn)對LED和溴鎢燈等光源的驅(qū)動；在具體實施中，所述大功率M0S電路19通過電流反饋電路20和A/D轉(zhuǎn)換器與所述微控制器12的信號輸入端連接，通過電流反饋電路(20)，信號被輸入至12位的A/D轉(zhuǎn)換器，然后由微控制器進(jìn)行實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)；
[0024]所述陣列探測器驅(qū)動電路包括與所述系統(tǒng)管理控制器的控制端連接的CCD時鐘發(fā)生電路21，所述時鐘發(fā)生電路21通過驅(qū)動電路14與陣列探測器安裝插座15連接，陣列探測器安裝在陣列探測器安裝插座15上，陣列探測器的信號輸出端通過低通濾波電路16和CCD信號處理電路17與所述系統(tǒng)管理控制器11的信號輸入端連接;所述的CCD時鐘發(fā)生電路21可針對不同的CCD型號產(chǎn)生合適的驅(qū)動脈沖模式，使得本系統(tǒng)可以配置多種線陣CCD型號使用；低通濾波電路由數(shù)字電位器構(gòu)成，可以通過處理器實時調(diào)整濾波器參數(shù);(XD信號處理電路采用雙采樣技術(shù)，可以大大的降低轉(zhuǎn)移時鐘引入的噪聲；
[0025]在一優(yōu)選實施例中，所述系統(tǒng)管理控制器11采用NXP半導(dǎo)體公司的ARM7內(nèi)核微控制芯片LPC2148，所述系統(tǒng)管理控制器11上連接有JTAG調(diào)試接口、B型USB接口和外部數(shù)據(jù)及控制總線;經(jīng)(XD信號處理電路17處理所得的數(shù)字信號由ARM7微控制器LPC2148采集、存儲；在具體實施中，還可包括與所述系統(tǒng)管理控制器11的控制端連接的用于驅(qū)動液晶顯示裝置的液晶電路13，例如，液晶顯示裝置為TFT式液晶顯示屏，通過TFT液晶電路實時顯示，系統(tǒng)和外部的通信通過LPC2148的USB接口實現(xiàn)。
[0026]作為優(yōu)選，所述CCD時鐘發(fā)生電路包括時鐘發(fā)生器，所述時鐘發(fā)生器為8位微控制器C8051F410，利用其工作主頻高的特點(50MIPS)，作為C⑶驅(qū)動時鐘發(fā)生器，能夠滿足大多數(shù)線陣CCD時鐘頻率要求。
[0027]作為優(yōu)選，所述驅(qū)動電路由8只運放AD8057構(gòu)成的同相放大器組成，其作用是調(diào)整CCD驅(qū)動時鐘的信號幅值，使其適應(yīng)不同信號的CCD的要求，并且給驅(qū)動信號提過較大的帶負(fù)載能力。
[0028]作為優(yōu)選，所述低通濾波電路是以運放AD8057為核心的等值元件低通濾波電路。
[0029]C⑶檢測積分時間的自適應(yīng)控制的實現(xiàn):
[0030]當(dāng)外部因素要求檢測光強(qiáng)需恒定不變時，通過自適應(yīng)改變CCD的積分時間來獲得最大的信噪比和針對不同檢測體系的優(yōu)良的光譜，系統(tǒng)管理控制器11通過串口通知微控制器12保持特定的光強(qiáng)不變，微控制器12執(zhí)行命令，打開光源，然后反饋當(dāng)前光源參數(shù)給系統(tǒng)管理控制器11，系統(tǒng)管理控制器11確認(rèn)并通過TFT液晶顯示屏顯示，然后系統(tǒng)管理控制器11通過串口通知時鐘發(fā)生器以特定的積分時間進(jìn)行掃描，同時按照該掃描頻率設(shè)置低通濾波電路的參數(shù)，然后采集一幀光譜信號；系統(tǒng)管理控制器11分析光譜信號有沒有達(dá)到或者超過所設(shè)定的閾值，然后進(jìn)行相應(yīng)的積分時間的調(diào)整，并通知時鐘發(fā)生器調(diào)整后的參數(shù)，再次掃描比較，重復(fù)以上步驟直到所得光譜數(shù)據(jù)值落入閾值范圍，最后，數(shù)據(jù)通過USB口上傳上位機(jī)，自適應(yīng)控制積分時間實現(xiàn)完成。
[0031]光強(qiáng)自適應(yīng)調(diào)整的實現(xiàn):
[0032]當(dāng)外部因素要求特定的CCD檢測積分時間時，通過自適應(yīng)調(diào)整光強(qiáng)來獲得最大的信噪比和優(yōu)良的光譜。系統(tǒng)管理控制器11通過串口通知微控制器12以最大光源功率的二分之一打開光源，然后微控制器12反饋當(dāng)前光源參數(shù)給系統(tǒng)管理控制器11，系統(tǒng)管理控制器11確認(rèn)并通過圖3的TFT液晶顯示，然后系統(tǒng)管理控制器11通過串口通知時鐘發(fā)生器以特定的積分時間進(jìn)行掃描，同時按照該掃描頻率設(shè)置低通濾波電路參數(shù)，然后采集一幀光譜信號；系統(tǒng)管理控制器11分析光譜信號有沒有達(dá)到或者超過所設(shè)定的閾值，然后進(jìn)行相應(yīng)的光源功率的調(diào)整，并通知微控制器12調(diào)整后的參數(shù)。再次掃描比較，重復(fù)以上步驟直到所得光譜數(shù)據(jù)值落入閾值范圍。最后，數(shù)據(jù)通過USB 口上傳上位機(jī)，自適應(yīng)調(diào)整光強(qiáng)實現(xiàn)完成。
[0033]以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:包括系統(tǒng)管理控制器、與所述系統(tǒng)管理控制器連接的用于光源驅(qū)動的數(shù)控恒流源電路及用于驅(qū)動陣列探測器進(jìn)行光譜采集的陣列探測器驅(qū)動電路;所述數(shù)控恒流源電路包括微控制器、與所述微控制器連接的MOS驅(qū)動電路和大功率MOS電路;所述陣列探測器驅(qū)動電路包括與所述系統(tǒng)管理控制器的控制端連接的CCD時鐘發(fā)生電路，所述時鐘發(fā)生電路通過驅(qū)動電路與陣列探測器安裝插座連接，陣列探測器的信號輸出端通過低通濾波電路和CCD信號處理電路與所述系統(tǒng)管理控制器的信號輸入端連接。2.如權(quán)利要求1所述的用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述大功率MOS電路通過電流反饋電路和A/D轉(zhuǎn)換器與所述微控制器的信號輸入端連接。3.如權(quán)利要求1或2所述的用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:還包括與所述系統(tǒng)管理控制器的控制端連接的用于驅(qū)動液晶顯示裝置的液晶電路。4.如權(quán)利要求1所述的用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)管理控制器采用NXP半導(dǎo)體公司的ARM7內(nèi)核微控制芯片LPC2148，所述系統(tǒng)管理控制器上連接有JTAG調(diào)試接口接口和外部數(shù)據(jù)及控制總線。5.如權(quán)利要求1所述的用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述C⑶時鐘發(fā)生電路包括時鐘發(fā)生器，所述時鐘發(fā)生器為8位微控制器C8051F410。6.如權(quán)利要求1所述的用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動電路由8只運放AD8057構(gòu)成的同相放大器組成。7.如權(quán)利要求1所述的用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述低通濾波電路是以運放AD8057為核心的等值元件低通濾波電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)，包括系統(tǒng)管理控制器、與所述系統(tǒng)管理控制器連接的用于光源驅(qū)動的數(shù)控恒流源電路及陣列探測器驅(qū)動電路；所述數(shù)控恒流源電路包括微控制器、MOS驅(qū)動電路和大功率MOS電路；所述陣列探測器驅(qū)動電路包括CCD時鐘發(fā)生電路，所述時鐘發(fā)生電路通過驅(qū)動電路與陣列探測器安裝插座連接，陣列探測器通過低通濾波電路和CCD信號處理電路與系統(tǒng)管理控制器連接。本實用新型公開的用于光譜采集的光源及陣列探測器驅(qū)動系統(tǒng)可針對不同的光源和探測器實現(xiàn)靈活的配置，能夠適用于大部分的應(yīng)用場合，是一種平臺型的電路系統(tǒng)。
【IPC分類】G01J3/02, G01J3/10
【公開號】CN205138640
【申請?zhí)枴緾N201520719892
【發(fā)明人】付慶波
【申請人】付慶波
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年9月17日