專利名稱：包含信號(hào)匹配濾波的分光計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)檢測(cè)器領(lǐng)域，特別是涉及分光計(jì)。
背景技術(shù)：
有許多分光光度計(jì)或分光計(jì)用于檢測(cè)測(cè)試樣本的光譜特性，比如美國(guó)專利No.4330207公開了一種熒光分光光度計(jì)，它包括一個(gè)光源；一個(gè)激發(fā)側(cè)單色器，用來(lái)使光源發(fā)出的光經(jīng)受光譜分析作為光化學(xué)光用于照射樣本；一個(gè)熒光側(cè)單色器，用來(lái)使樣本發(fā)出的光經(jīng)受光譜分析；一個(gè)檢測(cè)器，用來(lái)檢測(cè)來(lái)自熒光側(cè)單色器的光；一個(gè)掃描裝置，用來(lái)將兩個(gè)單色器都調(diào)整到待掃描的光化學(xué)光和熒光的波長(zhǎng)。這些單色器的被排列為使其中之一可自動(dòng)設(shè)定到通過其本身的簡(jiǎn)單和自動(dòng)的波長(zhǎng)掃描操作檢測(cè)到的波長(zhǎng)峰值的位置，而另一個(gè)單色器用于激發(fā)光譜或熒光光譜測(cè)量的波長(zhǎng)掃描。此設(shè)備設(shè)計(jì)用于檢測(cè)光子輻射波長(zhǎng)范圍并在一個(gè)存儲(chǔ)裝置中保存具有較高峰值的波長(zhǎng)。
此外，美國(guó)專利No.5194916描述了一種熒光分光計(jì)，它包括一個(gè)激發(fā)單色光發(fā)生裝置，用于向待測(cè)定樣本發(fā)射激發(fā)單色光；一個(gè)發(fā)射單色器，用于從樣本發(fā)射的熒光中選擇單色光；一個(gè)發(fā)射光度計(jì)，用于生成一個(gè)相應(yīng)于通過發(fā)射單色器選擇出來(lái)的單色光強(qiáng)度的初級(jí)輸出信號(hào)；一個(gè)濾波裝置，用于消除初級(jí)輸出的噪聲并生成次級(jí)輸出，此濾波裝置由響應(yīng)值表述其特征；一個(gè)確定裝置，用來(lái)根據(jù)次級(jí)輸出確定樣本的內(nèi)容；和一個(gè)響應(yīng)設(shè)定裝置，用來(lái)根據(jù)初級(jí)輸出設(shè)定濾波裝置的響應(yīng)值。一個(gè)表包括初級(jí)信號(hào)和相應(yīng)的響應(yīng)值，該初級(jí)信號(hào)和響應(yīng)值是預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)并且在某些情況下這一關(guān)聯(lián)可利用數(shù)學(xué)式確定。
在美國(guó)專利No.6002477中公開了一種分光計(jì)，它包括一個(gè)可發(fā)射光束的光源；一個(gè)把光束指向待分析的樣本的光學(xué)系統(tǒng)；以及一個(gè)檢測(cè)器，用來(lái)檢測(cè)光束與樣本作用之后的光束強(qiáng)度。此光源可發(fā)射光脈沖串(burst of light)，各個(gè)光脈沖串之間由沒有光發(fā)射的間隔分隔。為此目的，例如，可使用氙氣管。這個(gè)分光光度計(jì)測(cè)定在光束作用于樣本后每一個(gè)光脈沖串產(chǎn)生的光束強(qiáng)度。每一個(gè)這樣的光束在與樣本作用之前可以分成第一和第二部分，并且將此光學(xué)系統(tǒng)安排成使第一部分射到樣本，而使第二部分射到第二檢測(cè)器進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)定。在每一個(gè)光脈沖串之前或之后，立即進(jìn)行暗信號(hào)測(cè)定。因此通過基準(zhǔn)信號(hào)確定系統(tǒng)中的噪聲就可提供一個(gè)用來(lái)隔離接收信號(hào)的裝置。然而，確定掃描測(cè)試樣本時(shí)的基準(zhǔn)信號(hào)對(duì)本系統(tǒng)的功能是關(guān)鍵，因?yàn)椤鞍翟肼暋痹诤苄〉臅r(shí)間周期內(nèi)可以有極大的變化。
提供這個(gè)背景信息目的是申請(qǐng)人所認(rèn)為的公知信息可能與本發(fā)明相關(guān)。但是，既不一定必需承認(rèn)，也不應(yīng)該理解為任何前面的信息會(huì)構(gòu)成破壞本發(fā)明的先有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種包含信號(hào)匹配濾波器的分光計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可提供一種對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光譜分析的光學(xué)系統(tǒng)，包括一個(gè)用于發(fā)射電磁輻射的光子能源，其中所述光子能源是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制的；一個(gè)光學(xué)發(fā)射處理裝置，用來(lái)接收光子能源發(fā)出的電磁輻射并將一個(gè)或多個(gè)照射波長(zhǎng)傳送到測(cè)試樣本，其中光學(xué)發(fā)射處理裝置是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制的；一個(gè)接收光光學(xué)處理裝置，用來(lái)收集和隔離所接收到的來(lái)自測(cè)試樣本的電磁輻射的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)并將所接收到的電磁輻射的隔離的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)傳送到一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器，其中所述接收光光學(xué)處理裝置是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制的；一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器，用來(lái)感知所接收到的電磁輻射的一個(gè)或多個(gè)隔離的波長(zhǎng)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及數(shù)字信號(hào)處理裝置，用來(lái)對(duì)從光學(xué)檢測(cè)器接收到的電信號(hào)進(jìn)行匹配濾波以及控制光子能源、光學(xué)發(fā)射處理裝置和接收光光學(xué)處理裝置的功能。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，可提供一種對(duì)流體進(jìn)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，包括一個(gè)帶有一個(gè)照射系統(tǒng)的光學(xué)探頭，該照射系統(tǒng)包含一個(gè)發(fā)射電磁輻射的光子能源和將所述電磁輻射射向測(cè)試樣本的光學(xué)設(shè)備，所述光學(xué)探頭還包含用于收集和使測(cè)試樣本發(fā)射的電磁輻射射向光檢測(cè)器的檢測(cè)器光學(xué)器件，其中所述的光學(xué)探頭插入到流體流或一個(gè)包含有流體樣本的樣本室中；一個(gè)激發(fā)光子能源的控制裝置；一個(gè)用來(lái)感知由測(cè)試樣本發(fā)射的電磁輻射并且將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光檢測(cè)器；以及數(shù)字信號(hào)處理裝置，用來(lái)對(duì)從光學(xué)檢測(cè)器接收到的電信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，所述數(shù)字信號(hào)處理裝置還控制光子能源的激發(fā)和射向測(cè)試樣本的電磁輻射的編碼。


圖1是相應(yīng)于本發(fā)明的一實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)部件的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
圖3是根據(jù)結(jié)合有匹配濾波器接收器的本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的掃描分光計(jì)的示意圖。
圖4是數(shù)字信號(hào)處理裝置光脈沖處理系統(tǒng)的示意圖。
圖5示出使用脈沖振幅調(diào)制檢測(cè)的信噪比為0dB的啟閉鍵控信號(hào)。
圖6示出使用頻域檢測(cè)的信號(hào)檢測(cè)。
圖7示出二進(jìn)制脈沖編碼信號(hào)檢測(cè)發(fā)出的時(shí)間域相關(guān)輸出的結(jié)果。
圖8是一個(gè)脈沖編碼信道模型的示意圖。
圖9示出使用一個(gè)脈寬125msec的矩形函數(shù)的線性頻率調(diào)制脈沖的檢測(cè)器的輸出，采樣頻率為每秒8000次，掃描區(qū)間為從500Hz到3500Hz。
圖10示出使用一個(gè)線性FM脈沖編碼方法的示例，其中脈沖持續(xù)時(shí)間為0.125秒，而對(duì)時(shí)間帶寬乘積(TBP)為200的帶寬是1600Hz。檢測(cè)器的對(duì)數(shù)標(biāo)度的計(jì)算式為P＝20×logs，其中s是匹配濾波器的時(shí)間域輸出。
圖11示出對(duì)一個(gè)800的TBP使用如圖10的線性FM脈沖編碼方法的示例。
圖12示出對(duì)一個(gè)2250的TBP使用如圖10的線性FM脈沖編碼方法的示例。
圖13是對(duì)2250的TBP的時(shí)間域曲線圖，其中繪出檢測(cè)器振幅。
圖14為示出結(jié)合有一個(gè)匹配濾波器接收器的分光計(jì)的示意圖。
圖15示出記錄從圖14中的分光計(jì)發(fā)出的λi和λe的檢測(cè)器輸出及其曲線表示。
圖16示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可應(yīng)用于檢測(cè)水質(zhì)的光學(xué)系統(tǒng)。
圖17示出的是一條使用圖16中示出的光學(xué)系統(tǒng)在水檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)獲得的混濁度讀數(shù)的曲線。
圖18示出的是一條使用圖16中示出的光學(xué)系統(tǒng)在水檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)獲得的生物量讀數(shù)的曲線。
具體實(shí)施例方式
定義術(shù)語(yǔ)“電子光調(diào)制器”表示聲光調(diào)制器，機(jī)械斬光器，全息圖(hologram)或電驅(qū)動(dòng)的光電子設(shè)備或類似設(shè)備。
術(shù)語(yǔ)“照射光源”表示發(fā)光二極管(LED)，白熾燈，激光器，氣體放電燈，激光二極管，弧光燈，X射線源或類似設(shè)備。
術(shù)語(yǔ)“單色器”表示光分散儀器，用來(lái)取得基本上是一個(gè)波長(zhǎng)或至少是譜帶很窄的光，并且例如可以是干涉濾波器，截止濾波器，衍射棱鏡，衍射光柵，干涉儀，全息圖或類似設(shè)備。
術(shù)語(yǔ)“光檢測(cè)器設(shè)備”表示光檢測(cè)設(shè)備或光學(xué)檢測(cè)器，并且包含發(fā)光二極管，光電倍增器，電荷耦合器件(CCD)和類似設(shè)備。
術(shù)語(yǔ)“結(jié)果輻射”(resultant radiation)表示當(dāng)實(shí)驗(yàn)對(duì)象受到照射輻照時(shí)所產(chǎn)生的反射光、透射光、吸收光和熒光中的每一個(gè)或全部。
短語(yǔ)“弱信號(hào)檢測(cè)”表示可用來(lái)測(cè)定測(cè)試樣本發(fā)出的低強(qiáng)度發(fā)射輻射的方法。對(duì)于任何給定的信噪比，可以通過增加用來(lái)傳送信息的帶寬而降低信息差錯(cuò)率。在有噪信道中傳送之前對(duì)信號(hào)帶寬進(jìn)行擴(kuò)展，之后在接收時(shí)解擴(kuò)。此過程產(chǎn)生的結(jié)果稱為處理增益。
術(shù)語(yǔ)“信號(hào)擴(kuò)展”指的是多種擴(kuò)展信號(hào)的方式，包括線性頻率調(diào)制(Linear Frequency Modulation)(有時(shí)稱為Chirp Modulation)和直接序列法和其他技術(shù)。
術(shù)語(yǔ)“信號(hào)解擴(kuò)”指的是利用相關(guān)接收器或匹配濾波器接收器技術(shù)將接收到的信號(hào)與類似的本地基準(zhǔn)信號(hào)相關(guān)聯(lián)而完成的過程。當(dāng)這兩個(gè)信號(hào)匹配時(shí)，擴(kuò)展信號(hào)分解為擴(kuò)展前的原始帶寬，而任何不匹配信號(hào)則由本地基準(zhǔn)擴(kuò)展為實(shí)際上的傳送帶寬。此濾波器將會(huì)將所需信號(hào)以外的所有信號(hào)抑制。于是，為在其干擾(比如，檢測(cè)系統(tǒng)中的熱噪聲、環(huán)境光引起的噪聲、AC線噪聲)內(nèi)對(duì)所需信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化，匹配濾波接收器使此信號(hào)增強(qiáng)而抑制所有其他輸入，包括噪聲的影響。
除非另有說(shuō)明，此處使用的所有科學(xué)技術(shù)術(shù)語(yǔ)的意義與本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中的普通專業(yè)人士通常理解的意義相同。
本發(fā)明的各個(gè)方面，參照下面的詳細(xì)說(shuō)明，將更易于了解和理解。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可提供一種結(jié)合光學(xué)信號(hào)編碼和匹配濾波并且可檢測(cè)測(cè)試樣本對(duì)其照射的響應(yīng)的光學(xué)掃描系統(tǒng)，其中此響應(yīng)可包含反射、熒光、傳送和/或吸收。由于此系統(tǒng)的信噪比提高，本發(fā)明可檢測(cè)到測(cè)試樣本中的細(xì)微的光學(xué)變化。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)分光計(jì)及一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理裝置5，包括光子能源15，此光子能源15由數(shù)字信號(hào)處理裝置5控制(具體說(shuō)是發(fā)射器控制電子設(shè)備(emitter control electronics)10)發(fā)射從紫外到遠(yuǎn)紅外(或帶寬為從150nm到3000nm)的電磁輻射；以及發(fā)光處理裝置20，此發(fā)光處理裝置(optical emission processingmean)20由數(shù)字信號(hào)處理裝置5控制(具體說(shuō)是發(fā)射器控制電子設(shè)備10)接收光子能源15發(fā)出的光并將一個(gè)或多個(gè)照射波長(zhǎng)以脈沖序列提供給測(cè)試樣本25。發(fā)光處理裝置20可包括一個(gè)用來(lái)隔離一個(gè)或多個(gè)照射波長(zhǎng)的裝置和將發(fā)射波長(zhǎng)指向和聚焦到測(cè)試樣本25的發(fā)射器光學(xué)器件。此系統(tǒng)還包括接收光光學(xué)處理裝置30，此接收光光學(xué)處理裝置30由數(shù)字信號(hào)處理裝置5控制(具體說(shuō)是發(fā)射器控制電子設(shè)備10)收集并隔離由于照射測(cè)試樣本25產(chǎn)生的接收光的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)。接收光光學(xué)處理裝置30可包括用來(lái)收集來(lái)自測(cè)試樣本25的接收光的檢測(cè)器光學(xué)器件和隔離接收光的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)的裝置。此外，本系統(tǒng)包括一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器35用來(lái)感知由接收光光學(xué)處理裝置30傳送的接收光并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；和一個(gè)DSP接收信號(hào)處理裝置40，此DSP接收信號(hào)處理裝置40是數(shù)字信號(hào)處理裝置5的一個(gè)部件，用來(lái)執(zhí)行對(duì)光學(xué)檢測(cè)器35的輸出的匹配濾波。接收信號(hào)的匹配濾波的執(zhí)行是根據(jù)來(lái)自光學(xué)檢測(cè)器35的接收電信號(hào)和來(lái)自發(fā)射器控制電子設(shè)備10的控制參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，有多個(gè)位置噪聲和干擾可進(jìn)入本系統(tǒng)，這種干擾降低了對(duì)于接收到的由于照射而從測(cè)試樣本發(fā)出的信號(hào)的檢測(cè)能力。比如和參照?qǐng)D1，環(huán)境光可通過接收光光學(xué)處理裝置30進(jìn)入此系統(tǒng)，并且電噪聲可通過DSP接收信號(hào)處理裝置40進(jìn)入系統(tǒng)。結(jié)合一種數(shù)字信號(hào)處理裝置可提供一種用來(lái)對(duì)照射信號(hào)進(jìn)行編碼和與編碼的照射信號(hào)有關(guān)的接收信號(hào)的匹配濾波的裝置。由此，數(shù)字信號(hào)處理裝置能夠改進(jìn)對(duì)由于對(duì)測(cè)試樣本的照射而得到的接收信號(hào)的檢測(cè)。
為了描述這些部件如何一起工作，在圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的概述。在此實(shí)施方式中，照射光源100由數(shù)字信號(hào)處理裝置300控制發(fā)射輻射帶寬，比如，從250nm到1000nm。準(zhǔn)直器110使照射光線性化并使其射向光調(diào)制器200，其中準(zhǔn)直器110可以是，比如，一根長(zhǎng)而窄的管子，在此管子中的強(qiáng)烈吸收或反射的管壁只允許平行管子軸線的輻射通過整個(gè)長(zhǎng)度。光調(diào)制器200可以是一個(gè)編碼盤(如圖2所示)、聲光調(diào)制器或電子調(diào)制器，可進(jìn)行，比如，實(shí)質(zhì)上擴(kuò)展光學(xué)信號(hào)的振幅調(diào)制或頻率調(diào)制。照射單色器120由數(shù)字信號(hào)處理裝置300控制接收發(fā)自照射光源100的光并將第Nth個(gè)波長(zhǎng)以脈沖序列提供給一個(gè)光學(xué)探頭，該光學(xué)探頭將第Nth個(gè)波長(zhǎng)提供給測(cè)試樣本140比如，流體樣本。將由于對(duì)測(cè)試樣本的照射而獲得的結(jié)果輻射進(jìn)行收集并提供給發(fā)射單色器160。檢測(cè)到的來(lái)自實(shí)驗(yàn)對(duì)象的輻射信號(hào)仍然是以擴(kuò)展函數(shù)編碼進(jìn)行編碼的，并且強(qiáng)度與反射系數(shù)和熒光系數(shù)成正比。由數(shù)字信號(hào)處理裝置300控制的發(fā)射單色器160，以光學(xué)方式將反射光譜和熒光光譜分離，其方法是執(zhí)行特定的數(shù)字處理任務(wù)對(duì)特定照射波長(zhǎng)的第Nth個(gè)波長(zhǎng)反應(yīng)特性通過以使這些經(jīng)過編碼的光學(xué)信號(hào)中的每一個(gè)都可以由光檢測(cè)器170檢測(cè)到。光檢測(cè)器170檢測(cè)此光學(xué)信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再由帶通濾波器180進(jìn)行處理(實(shí)質(zhì)上是一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器)并將其傳送到數(shù)字信號(hào)處理裝置300。數(shù)字信號(hào)處理裝置300執(zhí)行匹配濾波，以便識(shí)別測(cè)試樣本對(duì)照射輻射的響應(yīng)并將其與從各種來(lái)源進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的噪聲隔離。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，此光學(xué)系統(tǒng)可配置成為具有圖3所示的部件。光源100生成由準(zhǔn)直器110指向編碼盤200的光子能量。接受指向的編碼光子能量通過一個(gè)照射棱鏡520將照射輻射分離成為不同的波長(zhǎng)。分離的照射輻射被指向狹縫(slit)530，狹縫530的取向可使所要求的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)帶傳送到測(cè)試樣本140。作為對(duì)測(cè)試樣本照射的結(jié)果，由測(cè)試樣本140發(fā)射的輻射由透鏡150收集并傳送到發(fā)射棱鏡540，而發(fā)射棱鏡540將此發(fā)射輻射分離成為不同波長(zhǎng)。發(fā)射棱鏡540使此發(fā)射輻射指向狹縫550，狹縫550的取向可使所要求的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)帶指向檢測(cè)器170。檢測(cè)器170將此發(fā)射輻射變換為電信號(hào)并使其指向匹配濾波器接收器560以對(duì)所收集的有關(guān)測(cè)試樣本照射的信息進(jìn)行處理。
本光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方式有多種，表現(xiàn)在具體的部件不同。不過，每一個(gè)實(shí)施方式，都具有這些部件中的每一個(gè)的一種形式。下面將描述選擇一個(gè)具體實(shí)施方式
應(yīng)該包含哪些部件的一些準(zhǔn)則。
光子能源每個(gè)實(shí)施方式都包含光子能源，此光子能源由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制發(fā)射從紫外到遠(yuǎn)紅外(或帶寬為從150nm到3000nm)的電磁輻射。
結(jié)合本發(fā)明可使用的光子能源可從下面這一組中選擇激光器，激光二極管，發(fā)光二極管(LED)，弧光閃光燈，連續(xù)波燈，電子控制閃光燈，任何氣體放電燈，或任何本專業(yè)領(lǐng)域中的工作人員公知的其他光子能源。選擇用于本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中的光子能源可由所要求的對(duì)測(cè)試樣本的光譜分析決定。比如，設(shè)備的功能可能要求測(cè)試樣本的寬光譜分析或可能要求窄帶寬光譜特性曲線或甚至特定波長(zhǎng)的光譜特性曲線。
比如，激光具有很窄的光譜(高度相干“單”波長(zhǎng))，窄空間光束和高脈沖功率。白熾光燈具有寬光譜，寬光束和連續(xù)傳送。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，由光子能源生成的電磁輻射可以是脈沖電磁輻射的形式。
發(fā)光處理裝置發(fā)光處理裝置接收從光子能源發(fā)出的光并可以將一個(gè)或多個(gè)照射波長(zhǎng)以脈沖序列方式提供給測(cè)試樣本，其中此發(fā)光處理裝置可包括一個(gè)用來(lái)分離一個(gè)或多個(gè)照射波長(zhǎng)的裝置和將發(fā)射波長(zhǎng)指向和聚焦到測(cè)試樣本的發(fā)射器光學(xué)器件。此接收光光學(xué)處理裝置由包含在數(shù)字信號(hào)處理裝置中的發(fā)射器控制電子設(shè)備控制，其中此發(fā)射器控制電子設(shè)備可執(zhí)行的功能包括脈沖編碼和脈沖成形，比如，可對(duì)照射能量進(jìn)行調(diào)制。
為了區(qū)別從測(cè)試樣本接收到的由反射和熒光產(chǎn)生的光波長(zhǎng)和環(huán)境光噪聲，對(duì)測(cè)試樣本的照射應(yīng)該采用窄帶照射。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，通用設(shè)備可能要求能夠很容易地改變照射光譜特性，以便可對(duì)于照射波長(zhǎng)的范圍確定測(cè)試樣本的光譜特性。這可以通過采用寬帶光源，如鹵素?zé)艋螂瘹夤?，并在之后采用波長(zhǎng)分離光學(xué)器件來(lái)度發(fā)射光進(jìn)行濾波并從而將用來(lái)照射測(cè)試樣本的窄光譜部分隔離出來(lái)。另外一種方法是采用多窄帶或中帶光源陣列(比如，激光二極管和/或各種彩色LED)，其中每一個(gè)都具有所要求的特定光譜特性，并且其后每次激發(fā)其中的一個(gè)，從而可以有效地遍歷寬光譜并在照射這些器件時(shí)將特定的照射波長(zhǎng)隔離出來(lái)。
此光學(xué)控制處理裝置還包括光控制器件，用來(lái)提供對(duì)照射測(cè)試樣本的光進(jìn)行調(diào)制的裝置，比如，可產(chǎn)生光發(fā)射的脈沖序列。光控制器件可以是間接光調(diào)制器，比如，波斬光器，光閘，液晶濾波器，電流掃描器或聲光器件。此外，光調(diào)制也可以采用振幅調(diào)制電路或頻率調(diào)制電路直接進(jìn)行。本領(lǐng)域的專業(yè)人員應(yīng)該了解調(diào)制照射光發(fā)射的其他方法。
波長(zhǎng)分離光學(xué)器件可從固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件中選擇，包括光學(xué)濾波器，折射光學(xué)器件，衍射光學(xué)器件和可變光調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，包括其光學(xué)中心波長(zhǎng)是在光通過固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件后利用位置控制反射表面選擇的折射或衍射光學(xué)系統(tǒng)。此固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件也可以是其光學(xué)中心波長(zhǎng)是利用位置控制器移動(dòng)固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件選擇的折射或衍射光學(xué)系統(tǒng)。波長(zhǎng)分離光學(xué)設(shè)備的一個(gè)例子是單色器。其他形式的波長(zhǎng)分離光學(xué)設(shè)備對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)人員應(yīng)該是公知的。
發(fā)射器光學(xué)器件可用來(lái)在發(fā)光處理裝置的各個(gè)部件中間傳送光子能量，并且也可以將照射光傳送到測(cè)試樣本。發(fā)射器光學(xué)器件可從下面一組中選擇聚光器，聚焦器件，光纖光學(xué)器件，孔徑器件以及其他對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)人員應(yīng)該是公知的器件。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，其中要進(jìn)行分析的是流體，比如，與此光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合的是一個(gè)水密(water tight)光學(xué)探頭，其中此光學(xué)探頭可插入到流體測(cè)試盒中。此光學(xué)探頭包括用來(lái)照射測(cè)試樣本的部件和用來(lái)收集測(cè)試樣本受到照射時(shí)發(fā)出的光的部件。由于此光學(xué)探頭是插入到流體樣本中，樣本的表面邊界層的反射效應(yīng)將會(huì)實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施方式中，光學(xué)探頭包括光子能源，比如，LED或激光二極管，用于使照射輻射指向流體樣本的照射光學(xué)器件以及用來(lái)收集反射光及熒光的檢測(cè)光學(xué)器件。光學(xué)探頭連接到此光學(xué)系統(tǒng)的其他部件，比如，DSP裝置和光檢測(cè)器，用來(lái)在其間傳送指令和收集的數(shù)據(jù)。照射光學(xué)器件和光檢測(cè)光學(xué)器件在光學(xué)探頭內(nèi)的定向應(yīng)該可使流體與照射光的相互作用足以被檢測(cè)到。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)探頭還包括一個(gè)自清潔部件，比如，一個(gè)擦拭機(jī)構(gòu)，可將粘附在檢測(cè)器表面的流體殘留物去除。
接收光光學(xué)處理裝置接收光光學(xué)處理裝置收集并隔離測(cè)試樣本發(fā)出的一個(gè)或多個(gè)接收光波長(zhǎng)，接收光與測(cè)試樣本的照射關(guān)系與上述相同。接收光光學(xué)處理裝置可包括用來(lái)收集測(cè)試樣本發(fā)出的接收光的檢測(cè)光學(xué)器件和用來(lái)隔離接收光的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)供光學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)。接收光光學(xué)處理裝置由包含在數(shù)字信號(hào)處理裝置中的發(fā)射器控制電子設(shè)備進(jìn)行控制，并且從而其功能可與光學(xué)發(fā)射處理裝置相關(guān)聯(lián)，此光學(xué)發(fā)射處理裝置可提供對(duì)接收的光譜發(fā)射進(jìn)行高效分析的裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，接收光光學(xué)處理裝置可利用波長(zhǎng)分離光學(xué)器件將接收光的特定波長(zhǎng)隔離，它可以提供將接收光的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)隔離并從而允許接收光與照射波長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)的裝置。波長(zhǎng)分離光學(xué)器件可從固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件中選擇，包括光學(xué)濾波器，折射光學(xué)器件，衍射光學(xué)器件和可變光調(diào)節(jié)子系統(tǒng)，包括其光學(xué)中心波長(zhǎng)是在光通過固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件后利用位置控制反射表面選擇的折射或衍射光學(xué)系統(tǒng)。此固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件也可以是其光學(xué)中心波長(zhǎng)是利用位置控制器移動(dòng)固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件選擇的折射或衍射光學(xué)系統(tǒng)。波長(zhǎng)分離光學(xué)設(shè)備的一個(gè)例子是單色器。其他形式的波長(zhǎng)分離光學(xué)設(shè)備對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)人員應(yīng)該是公知的。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，可能要求接收光光學(xué)處理裝置隔離一個(gè)選定的波長(zhǎng)。比如，如果測(cè)試樣本是由特定波長(zhǎng)的光照射并且要求此照射光子能量由此測(cè)試樣本的反射達(dá)到一定水平，接收光光學(xué)處理裝置可具有一個(gè)固定光分離裝置。這樣，就只對(duì)特定的接收光波長(zhǎng)進(jìn)行評(píng)估。
檢測(cè)器光學(xué)器件可用來(lái)在接收光光學(xué)處理裝置的各個(gè)部件之間傳送光子能量，并且也可以將接收光傳送到光學(xué)檢測(cè)器。檢測(cè)器光學(xué)器件可從下面一組中選擇聚光器，聚焦器件，透鏡，光纖光學(xué)器件以及孔徑器件。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)濾波器可提供此功能，其中光學(xué)濾波器可包含低帶通、高帶通濾波器或其他對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)人員應(yīng)該是公知的其他兼容的濾波器。
光學(xué)檢測(cè)器每個(gè)實(shí)施方式都包含一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器用來(lái)感知由接收光光學(xué)處理裝置傳送的接收光并將此接收光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)供數(shù)字信號(hào)處理裝置并且特別是DSP接收信號(hào)處理裝置，進(jìn)行處理。
適合的光學(xué)檢測(cè)器，比如，可以是二極管，光電倍增器或排列成直線陣列或面積陣列的電荷耦合器件(CCD)。光學(xué)檢測(cè)器的具體例子是藍(lán)色增強(qiáng)砷化鎵光電二極管，硫化鎘(CdS)光電二極管或硅雪崩二極管。
數(shù)字信號(hào)處理裝置數(shù)字信號(hào)處理(DSP)裝置可用來(lái)控制光子能源，發(fā)光處理裝置和接收光光學(xué)處理裝置以便可以檢測(cè)與照射輻射的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)相關(guān)的結(jié)果輻射的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)，其中這種檢測(cè)是在存在引入此系統(tǒng)的噪聲的條件下進(jìn)行的。此數(shù)字信號(hào)處理裝置包括發(fā)射器控制電子設(shè)備，可提供用來(lái)控制照射輻射(光學(xué)發(fā)射處理系統(tǒng))和接收光光學(xué)處理系統(tǒng)的裝置。此外，此DSP裝置包括可使DSP將接收到的光輻射與照射輻射相關(guān)的接收信號(hào)處理裝置，該裝置可提供一種可識(shí)別由于照射從測(cè)試樣本產(chǎn)生的反射、熒光和吸收的裝置。
控制照射輻射的發(fā)射器控制電子設(shè)備執(zhí)行的任務(wù)包括供應(yīng)電功率并對(duì)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)將電能變換為光子能量，控制光源脈沖的振幅及定時(shí)，控制用來(lái)對(duì)照射輻射進(jìn)行濾波、聚集和以機(jī)械方式脈沖化的光學(xué)設(shè)備，比如，光濾波器，單色器，準(zhǔn)直器和/或斬光器。此外，此發(fā)射器控制電子設(shè)備提供一種用來(lái)控制接收光光學(xué)處理裝置能夠?qū)⒂捎谡丈錅y(cè)試樣本產(chǎn)生的反射光和熒光波長(zhǎng)隔離的裝置。比如，在接收光光學(xué)處理裝置結(jié)合一個(gè)單色器就可提供一種可隔離所需要的波長(zhǎng)的裝置，并且單色器的這種功能是由接收光光學(xué)處理系統(tǒng)進(jìn)行控制。
為了在與測(cè)試樣本相互作用之前，對(duì)照射信號(hào)進(jìn)行編碼而由發(fā)射器控制電子設(shè)備應(yīng)用的編碼函數(shù)(function)，可由多種信號(hào)調(diào)制方式提供。比如，脈沖編碼軟件可用來(lái)生成同步脈沖用來(lái)對(duì)光控制設(shè)備頻率(脈沖頻率調(diào)制，PFM)進(jìn)行直接調(diào)制。采用PFM時(shí)，對(duì)脈沖頻率進(jìn)行調(diào)制是為了對(duì)所需要的信息進(jìn)行編碼。脈沖編碼軟件可用來(lái)生成同步脈沖用來(lái)對(duì)光控制設(shè)備振幅(脈沖振幅調(diào)制，PAM)進(jìn)行直接調(diào)制，其中采用PAM時(shí)，對(duì)脈沖振幅進(jìn)行調(diào)制是為了對(duì)所需要的信息進(jìn)行編碼。此外，脈沖編碼軟件可用來(lái)生成同步脈沖用來(lái)對(duì)光控制設(shè)備脈沖寬度(脈寬調(diào)制，PWM)進(jìn)行直接調(diào)制。采用PWM時(shí)，對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制是為了對(duì)所需要的信息進(jìn)行編碼。最后，在用來(lái)生成供間接光調(diào)制器(比如，斬光器，光閘，檢流計(jì)反射鏡(galvomirror)等等)使用的機(jī)械編碼器驅(qū)動(dòng)器之外，同步脈沖照射信號(hào)可利用函數(shù)發(fā)生器進(jìn)行編碼以生成可進(jìn)行脈沖重復(fù)頻率和振幅調(diào)制的固定同步脈沖。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，由發(fā)射器控制電子設(shè)備應(yīng)用的編碼函數(shù)是二進(jìn)制移相鍵控(BPSK)，其是一種數(shù)字調(diào)制格式。BPSK是一種極為有效的接收弱信號(hào)的調(diào)制方式。利用BPSK調(diào)制，按照數(shù)字位流載波信號(hào)的相位偏移180°。BPSK的數(shù)字編碼方案如下“1”使載波信號(hào)產(chǎn)生相移(180°)，而“0”不產(chǎn)生相移。采用這種調(diào)制方案時(shí)，接收器執(zhí)行差分相干檢測(cè)過程，在此過程中每一個(gè)位的相位都與前一個(gè)位的相位進(jìn)行比較。采用BPSK調(diào)制，與其他調(diào)制方式，比如啟閉鍵控，相比，具有信噪比提高的優(yōu)點(diǎn)。
此DSP接收信號(hào)處理裝置，使得在從光學(xué)檢測(cè)器接收到的電信號(hào)和由發(fā)射器控制電子設(shè)備確定的相應(yīng)的時(shí)間周期之間建立匹配濾波相關(guān)。在傳送信號(hào)和接收信號(hào)之間的這一相關(guān)可提供一種對(duì)可能進(jìn)入本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的噪聲(比如，環(huán)境光或電噪聲)提高接收信號(hào)的識(shí)別的手段。對(duì)與發(fā)射脈沖序列同步且匹配的接收信號(hào)的濾波及時(shí)間平均可提高信噪比(SNR)及增強(qiáng)對(duì)有關(guān)一個(gè)波長(zhǎng)或多個(gè)波長(zhǎng)的樣本響應(yīng)的測(cè)定的置信度。
匹配濾波器是有關(guān)信號(hào)的準(zhǔn)確復(fù)制。此濾波器與輸入信號(hào)相關(guān)，此過程基本上是在整個(gè)濾波器期間信號(hào)與濾波器的乘積的和。在濾波器與有關(guān)信號(hào)匹配時(shí)，相關(guān)(卷積)和相對(duì)非匹配和一般為峰值，提供識(shí)別信號(hào)與在光學(xué)系統(tǒng)中的外噪聲的手段。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，位于脈沖頻率區(qū)間中心的一組窄帶濾波器可從脈沖光譜俘獲更多的譜線，并且從而可提供用來(lái)提高光脈沖能量估計(jì)和其后對(duì)檢測(cè)到的波長(zhǎng)的識(shí)別的裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，如果時(shí)間域擴(kuò)展函數(shù)以F(ω)表示，并且接收到的信號(hào)以H(ω)表示，則匹配濾波器接收器的輸出可利用數(shù)字信號(hào)處理器取得s(t)=∫-∞+∞F(ω)H(ω)ejωtdf]]>其中ω＝2πf在此方程式中，F(xiàn)(ω)是輸入信號(hào)f(t)的傅里葉變換，而H(ω)是接收器線性濾波器h(t)的傅里葉變換。在匹配濾波器中，對(duì)接收器線性濾波器H(ω)進(jìn)行調(diào)整以優(yōu)化接收器對(duì)特定輸入信號(hào)f(t)的輸出s(t)的峰值信噪比。當(dāng)接收器線性濾波器響應(yīng)H(ω)由下式給出時(shí)H(ω)=KF*(ω)e-jωt0]]>則輸出信噪比最大，而接收器濾波器響應(yīng)H(ω)與輸入信號(hào)f(t)匹配，其中f(t)具有傅里葉變換F(ω)。上述兩個(gè)方程式取自“InformationTransmission，Modulation and Noise，A Unified Approach toCommunication Systems”；Schwartz，Mischa；Third Edition。匹配濾波器接收器可使要檢測(cè)的輸出信號(hào)s(t)的信噪比可能變?yōu)樽畲?。這樣，匹配濾波器接收器可提供輸出信號(hào)的最優(yōu)檢測(cè)。由于匹配濾波器接收器是一個(gè)線性系統(tǒng)，s(t)與檢測(cè)器上的反射強(qiáng)度和熒光照度成正比。采用匹配濾波器使得可在存在噪聲(光學(xué)系統(tǒng)的外噪聲和內(nèi)噪聲)時(shí)檢測(cè)弱信號(hào)，這種弱信號(hào)在采用其他光學(xué)系統(tǒng)時(shí)可能檢測(cè)不到。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，信號(hào)處理系統(tǒng)涉及到模擬前端和數(shù)字后端任務(wù)兩者。一般，模擬處理任務(wù)涉及復(fù)原小傳感器信號(hào)和應(yīng)用高選擇性的濾波操作。數(shù)字域任務(wù)涉及與能量檢測(cè)和數(shù)據(jù)輸出相關(guān)的進(jìn)一步的信號(hào)濾波以及分析函數(shù)。為了使干擾最小并且提供對(duì)散粒噪聲的抗擾性，照射信號(hào)一般利用通常為數(shù)百Hz的頻率進(jìn)行調(diào)制。模擬部分設(shè)計(jì)成為對(duì)光電二極管輸出進(jìn)行高增益放大和前置濾波并且復(fù)原調(diào)制頻率。利用這些信號(hào)，窄帶跟蹤濾波器可為調(diào)制信號(hào)復(fù)原提供很高的選擇性。窄帶濾波器的輸出，在放大之后，經(jīng)模擬/數(shù)字變換而輸入到DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)，此數(shù)字信號(hào)處理裝置可實(shí)時(shí)執(zhí)行以下的后端任務(wù)濾波、能量檢測(cè)、平均和將結(jié)果轉(zhuǎn)換為可用數(shù)據(jù)。這一濾波將進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)可能引入到模擬處理的最后級(jí)的a/c噪聲和諧波失真的抑制。濾波是在對(duì)能量檢測(cè)器進(jìn)行平均之后進(jìn)行，該能量檢測(cè)器輸出的值正比于傳感器信號(hào)的能量。在短時(shí)間間隔內(nèi)這些值發(fā)送到主計(jì)算機(jī)，可在其中儲(chǔ)存并供進(jìn)一步分析使用。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)字信號(hào)處理裝置可設(shè)計(jì)成為如圖4所示。開始時(shí)，脈沖序列發(fā)生器450將一個(gè)脈沖周期計(jì)數(shù)器傳送到脈沖周期緩沖器440并進(jìn)一步將一個(gè)確定生成的序列的數(shù)字信號(hào)傳送到數(shù)模變換器460。將得到的模擬脈沖通過模擬低通濾波器470發(fā)送到光源，而其后光源根據(jù)這些脈沖對(duì)測(cè)試樣本進(jìn)行照射。當(dāng)收集并檢測(cè)到測(cè)試樣本由于受到照射而發(fā)出的發(fā)射輻射時(shí)，就將光檢測(cè)器生成的脈沖作為光子輻射檢測(cè)的結(jié)果傳送到模擬低通濾波器(LPF)400，而模擬低通濾波器(LPF)400將濾波信息傳送到模數(shù)變換器(ADC)410。模擬LPF可抑制比如超過10kHz的頻率，從而提供圖形保真。此數(shù)字化信息發(fā)送到一組窄帶有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器420，在其中每個(gè)濾波器與脈沖序列光譜(輸入信號(hào)脈沖)中的譜線(line)中的一根匹配。這就可提供一種對(duì)光學(xué)系統(tǒng)中的外噪聲識(shí)別信號(hào)而對(duì)脈沖光譜進(jìn)行匹配的手段(匹配濾波)。濾波器輸入信號(hào)相關(guān)之和430，通過脈沖周期緩沖器440和480傳送到峰值檢測(cè)器490，并且之后將測(cè)定的平均光發(fā)送到DSP的控制邏輯500?？刂七壿?00提供一種執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理(DSP)裝置的調(diào)度控制和配置控制的手段。之后將平均測(cè)定光信號(hào)，比如經(jīng)過RS232串口510，傳送到位于個(gè)人計(jì)算機(jī)中的計(jì)算設(shè)備，以便組織成為可用和可表示格式，比如，生成所收集的信息的圖形表示。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，DSP裝置的功能可以還包括建立告警裝置(setting)的能力，其中一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作可在啟動(dòng)一個(gè)告警裝置時(shí)采取。比如，DSP裝置可經(jīng)常對(duì)所處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析，并且一旦接收到的光的改變達(dá)到預(yù)定程度，DSP裝置就將啟動(dòng)此告警裝置。啟動(dòng)告警裝置的結(jié)果可以將一個(gè)消息發(fā)送給監(jiān)控此光學(xué)系統(tǒng)的人員，比如，以報(bào)警燈或噪聲的形式。在一個(gè)實(shí)施方式中，測(cè)試樣本是流動(dòng)的流體樣本，啟動(dòng)告警裝置的結(jié)果可以是從流體流中抽取流體樣本，比如，通過閥門將流體從流體流中傳送到收集器。此流體樣本，比如，以后可在實(shí)驗(yàn)室接受細(xì)致分析來(lái)對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行評(píng)估。在監(jiān)控流動(dòng)的流體的示例中，加進(jìn)一個(gè)告警裝置使得有可能在檢測(cè)到流體受到光照射而發(fā)生的反應(yīng)的改變達(dá)到特定水平時(shí)，通過對(duì)流體樣本可捕獲流體內(nèi)容的重大改變。與對(duì)流體進(jìn)行周期定時(shí)采樣相比，這一步驟可提供對(duì)流體內(nèi)容改變的更好的評(píng)估。
利用先進(jìn)的信號(hào)處理方法，可使通常不能檢測(cè)的光學(xué)反射和熒光發(fā)射得到檢測(cè)。
此外，信號(hào)處理算法可使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)處理芯片實(shí)現(xiàn)，可使基于此項(xiàng)技術(shù)的設(shè)備的總成本變得比較低。
此DSP裝置可以以能夠安裝到計(jì)算機(jī)中的電路板形式結(jié)合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，其中計(jì)算機(jī)可提供一種手段用來(lái)在匹配濾波之后對(duì)接收到的信息進(jìn)行處理和組織成為，比如，系統(tǒng)操作員易于解讀的格式。另外，DSP可包含為DSP獨(dú)立工作提供一種手段的獨(dú)立(stand alone)的硬件。
獨(dú)立的DSP系統(tǒng)在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)字信號(hào)處理裝置與子系統(tǒng)一起被設(shè)計(jì)成為獨(dú)立的配置。在這類獨(dú)立配置中，DSP系統(tǒng)還可包含與全球通信系統(tǒng)，比如互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行互聯(lián)或與局域網(wǎng)(LAN)聯(lián)網(wǎng)的能力。這種與通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的能力使得可由一個(gè)中心站收集來(lái)自多個(gè)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的信息，從而可減少收集此檢測(cè)數(shù)據(jù)所需人員。
正如本專業(yè)領(lǐng)域中的工作人員所公知，取決于通過其光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的信息被傳送的通信系統(tǒng)(LAN、WAN、因特網(wǎng))的不同和信息所希望的安全性程度，對(duì)數(shù)據(jù)的編碼的等級(jí)的要求可能不同。
在此實(shí)施例中，獨(dú)立的DSP包括收發(fā)塊、微控制器塊(MCU)、聯(lián)網(wǎng)塊和數(shù)字及模擬電源塊。
在此實(shí)施例中，此DSP塊包括數(shù)字信號(hào)處理芯片和附加的外部靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)。此DSP塊對(duì)于從光學(xué)檢測(cè)器傳送的光譜數(shù)據(jù)的快速實(shí)時(shí)處理執(zhí)行計(jì)算算法。此塊也生成可以調(diào)制光子能源的信號(hào)，其中此調(diào)制信號(hào)可在需要時(shí)對(duì)多光子能源進(jìn)行復(fù)用。然而，如果檢測(cè)器在一個(gè)以上時(shí)，每個(gè)檢測(cè)器都具有一個(gè)單獨(dú)的信道進(jìn)入DSP塊以便傳送與所接收到的信息有關(guān)的信息。此外，此DSP塊可控制以機(jī)械方式使照射輻射脈沖化的光學(xué)設(shè)備，比如，斬光器。正如本專業(yè)領(lǐng)域中的工作人員所公知，對(duì)DSP芯片要求的處理速度，比如，可通過要處理的輸入數(shù)據(jù)的估計(jì)數(shù)量和頻率來(lái)確定。這樣就可以根據(jù)其處理速度，比如，DSP的工作的赫茲數(shù)，40Hz、60Hz等等，確定合適的芯片。
根據(jù)此實(shí)施方式，此收發(fā)塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和低通濾波器，其中這些濾波器可為接收到的信號(hào)提供圖形保真。如果發(fā)光二極管(LED)或激光二極管用作光學(xué)系統(tǒng)的光子能源，則此塊還包括復(fù)用器和大電流放大器。此復(fù)用器使得用于激發(fā)多光子能源的信號(hào)獨(dú)立傳送成為可能，并且使大電流放大器可提供一個(gè)為激發(fā)這些光子能源提供足夠能量的裝置，以便得到其最大光譜功率輸出。
獨(dú)立的DSP裝置的聯(lián)網(wǎng)塊包括一塊網(wǎng)卡，比如，一個(gè)以太網(wǎng)芯片或無(wú)線網(wǎng)芯片，這些芯片可使獨(dú)立的DSP系統(tǒng)連接到通信網(wǎng)絡(luò)，比如，局域網(wǎng)(LAN)，廣域網(wǎng)(WAN)或無(wú)線網(wǎng)(比如，藍(lán)牙(BluetoothTM)或IEEE 802.11)。本專業(yè)領(lǐng)域中的工作人員了解為了進(jìn)行所希望的網(wǎng)絡(luò)連接所要求的芯片或網(wǎng)卡的格式和種類。此外，網(wǎng)絡(luò)塊還包括串行接口芯片，比如，RS-232端口，可提供與其他部件或系統(tǒng)，比如，計(jì)算機(jī)或串行調(diào)制解調(diào)器，的串行接口，比如，撥號(hào)或無(wú)線類型的調(diào)制解調(diào)器或到單色器的串行連接。
另外，在此獨(dú)立的實(shí)施方式中，微控制單元塊(MCU)包括一個(gè)MCU芯片，此芯片，比如，可以是8位、16位或32位芯片，一個(gè)外部SDRM和一個(gè)外部閃存單元。此MCU塊管理DSP塊及聯(lián)網(wǎng)塊，其中MCU塊收集來(lái)自DSP塊的經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)并將此信息轉(zhuǎn)送到聯(lián)網(wǎng)塊。濾波和/或聚焦照射輻射和接收到的光的光學(xué)設(shè)備，比如，光濾波器或單色器，可由MCU塊控制。此MCU塊還可以對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析并還可能啟動(dòng)警告裝置。比如，如果測(cè)試樣本的熒光水平超過預(yù)定水平，就會(huì)啟動(dòng)此告警裝置，其中此告警啟動(dòng)可包括收集樣本供以后進(jìn)行更詳細(xì)的分析或通知人員告警啟動(dòng)。在需要對(duì)DSP塊進(jìn)行軟件更新，比如，需要修改匹配濾波過程時(shí)，MCU塊，比如，可管理對(duì)DSP代碼的遠(yuǎn)程軟件更新。結(jié)合在MCU塊中的MCU芯片的類型，正如本專業(yè)領(lǐng)域中的工作人員所公知的，可隨著，比如，待處理的信息量而變化。
獨(dú)立的DSP系統(tǒng)的數(shù)字及模擬電源塊可提供各種電平的穩(wěn)定的DC電源，依獨(dú)立的DSP系統(tǒng)的部件的要求而定。在一個(gè)實(shí)施方式中，進(jìn)入到此獨(dú)立的DSP系統(tǒng)中的輸入功率可由非調(diào)節(jié)的或變化的電源，如墻壁上的插頭，供給。此數(shù)字及模擬電源塊包括可調(diào)節(jié)輸入功率并在其后生成獨(dú)立的DSP系統(tǒng)的各個(gè)部件所要求的模擬和數(shù)字電壓電平的元件。比如，可調(diào)節(jié)輸入功率的元件包括變壓器，AC-DC變換器或任何其他本專業(yè)領(lǐng)域中的工作人員所公知的功率調(diào)節(jié)元件。
測(cè)試樣本盒(housing)作為任選方案，此光學(xué)系統(tǒng)可包括測(cè)試樣本盒，此測(cè)試樣本盒可提供一種能夠?qū)y(cè)試樣本進(jìn)行定向從而可對(duì)樣本執(zhí)行樣本照射和樣本結(jié)果發(fā)射檢測(cè)的裝置。比如，正如使用顯微鏡時(shí)，測(cè)試樣本盒可包括一個(gè)蓋片和一個(gè)固定測(cè)試樣本的玻璃片，并且在測(cè)試時(shí)可以使用一組夾具來(lái)定向和保持此玻璃片和蓋片的移動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，其中的測(cè)試樣本是流動(dòng)的流體，測(cè)試樣本盒可以是插入到流體流中并在其中進(jìn)行適當(dāng)定位的管子，其中此測(cè)試樣本盒為光學(xué)探頭提供了定位其中的裝置。此測(cè)試樣本盒可設(shè)計(jì)成為使其可以將對(duì)流體的流動(dòng)的影響減少到最小并從而可使對(duì)以檢測(cè)的流體對(duì)其照射的響應(yīng)的影響減小。測(cè)試樣本盒的大小，特別是其剖面面積，可設(shè)計(jì)成為使測(cè)試樣本盒的表面區(qū)域在光學(xué)檢測(cè)器的視場(chǎng)之外。這樣一來(lái)，就可以將檢測(cè)到的測(cè)試樣本盒的反射減小到最小。為了可能進(jìn)一步減小測(cè)試樣本盒對(duì)響應(yīng)的影響，測(cè)試樣本盒的表面區(qū)域可以利用或噴涂不反光的吸收光的材料制成。另外，在此實(shí)施方式中，測(cè)試樣本盒可制作成為光學(xué)探頭在需要時(shí)可取下進(jìn)行清洗并在而后再按照原樣重裝?？梢圆捎媚撤N形式的標(biāo)度來(lái)使光學(xué)探頭在測(cè)試樣本盒中重裝時(shí)進(jìn)行再對(duì)準(zhǔn)。
考慮在一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)此光學(xué)系統(tǒng)的要求是1)可在250nm至800nm范圍內(nèi)多光譜進(jìn)行分解；2)光譜分辨率約為5nm或更高；以及3)對(duì)照射及發(fā)射單元其雜散光抑制為10-5或以上。此外，5至10nm的光譜分辨率可容許對(duì)在大約30至50nm的熒光峰進(jìn)行合理的采樣。然而，更精細(xì)的分辨率在某些應(yīng)用中可能有用。所要求的雜散光抑制因數(shù)取決于想要檢測(cè)的接收光的區(qū)域小到何種程度。實(shí)質(zhì)上雜散光將確定系統(tǒng)的光學(xué)噪聲本底(noise floor)，并且設(shè)定光學(xué)可檢度的極限。
在選擇照射波長(zhǎng)時(shí)，需要平衡的因素是對(duì)給定的區(qū)域或測(cè)試樣本進(jìn)行掃描的總掃描時(shí)間和掃描分辨率。照射光和接收光光譜需要掃描的總步數(shù)N為N＝ni·nd/2其中
ni＝照射單色器的步數(shù)nd＝接收光單色器的步數(shù)因子1/2確定，只有照射光/接收光矩陣的對(duì)角線上的項(xiàng)是所關(guān)心的，另外僅僅還有在對(duì)角線一側(cè)的項(xiàng)。此外，N正比于Δλ/2，其中的Δλ是單色器的光譜分辨率。由于掃描時(shí)間正比于N，所以在Δλ和掃描時(shí)間之間存在折衷。
微弱信號(hào)檢測(cè)在一個(gè)實(shí)施方式中，采用音調(diào)編碼法進(jìn)行信號(hào)編碼，因?yàn)槠浜?jiǎn)單并且與復(fù)雜性相比較可生成合理程度的噪聲抑制。在此實(shí)施方式中，關(guān)鍵的考慮是進(jìn)行一次測(cè)定所需要的時(shí)間量。這由以下因素決定1)對(duì)一個(gè)頻域傳送進(jìn)行采樣所需的時(shí)間量，其大小基本上等于所需采樣數(shù)除以采樣率；2)在采用低通濾波器技術(shù)時(shí)的濾波器帶寬，其大小基本上等于濾波器的帶寬的倒數(shù)(reciprocal)。
與電信號(hào)帶寬的折衷是觀察時(shí)間比噪聲。隨著帶寬的增加和觀察時(shí)間的減少，噪聲功率與帶寬成正比增加。噪聲的任何增加都會(huì)減少檢測(cè)器的靈敏度。掃描給定區(qū)域的總處理時(shí)間可由T＝Nτ確定，其中τ是在一個(gè)波長(zhǎng)上一次測(cè)定的時(shí)間。觀察時(shí)間中的兩個(gè)關(guān)鍵變量是光學(xué)濾波器的帶寬和電濾波器的帶寬。
通過下面的假設(shè)可對(duì)T進(jìn)行粗略的一階計(jì)算1)在250nm至800nm范圍上對(duì)光譜進(jìn)行分解；2)采用10nm的光學(xué)分解帶寬；3)采用10Hz的電帶寬濾波器BW，從而τ＝0.10sec。通過采用這些假設(shè)，掃描時(shí)間為121.25秒，或大約2.5分鐘。
當(dāng)待檢查的測(cè)試樣本暴露于照射輻射下時(shí)，反應(yīng)輻射特性的檢測(cè)是目標(biāo)?？偟卣f(shuō)來(lái)，熒光比反射光弱得多。所要求的光譜分辨率由光學(xué)分光計(jì)系統(tǒng)鑒別反射和熒光的帶寬的能力決定。這可以通過采用一個(gè)棱鏡和/或帶有可變孔徑的光柵單色器(可抑制雜散輻射)而實(shí)現(xiàn)。
要使光學(xué)簽名(signature)得到充分的分解，此系統(tǒng)必須能夠檢測(cè)很微弱的電信號(hào)，這些信號(hào)是由發(fā)光二極管檢測(cè)到的光輻射產(chǎn)生的。歸根結(jié)底，目標(biāo)是在由于電噪聲、光學(xué)背景輻射和測(cè)試樣本的帶外發(fā)射產(chǎn)生的噪聲的背景中檢測(cè)很微弱的信號(hào)(由于分光計(jì)光譜分辨率引起的)。
光譜簽名測(cè)定中的另一個(gè)變量包括a)測(cè)試樣本受照射的時(shí)間長(zhǎng)度；b)在測(cè)試樣本第一表面上的照射的振幅；c)噪聲變量的振幅；d)照射器中光譜隨時(shí)間的偏移；e)在對(duì)測(cè)試樣本的照射停止后測(cè)試樣本發(fā)射的熒光的衰減。在比較各種不同的檢測(cè)方案時(shí)需要考慮這些變量。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，接收光的自適應(yīng)濾波能夠檢測(cè)在對(duì)測(cè)試樣本的照射停止后測(cè)試樣本發(fā)射的熒光的衰減強(qiáng)度。停止照射可以是徹底終止光子能量的傳送或停止某一照射波長(zhǎng)。利用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備測(cè)定測(cè)試樣本發(fā)射的熒光的衰減可提供用來(lái)識(shí)別測(cè)試樣本的手段。
應(yīng)用于此種情況下的脈沖振幅調(diào)制技術(shù)可以是照射啟閉鍵控法。這種檢測(cè)是基于在環(huán)境噪聲中檢測(cè)信號(hào)存在的能力。信號(hào)檢測(cè)能力取決于鑒別信號(hào)和噪聲的能力，并且一般要求信號(hào)功率比噪聲功率大得多(通常＞10dB)。啟閉鍵控信號(hào)的一個(gè)例子示于圖5。在此場(chǎng)合的信噪比(SNR)為0dB，并且不可能將信號(hào)的噪聲部分與包含信號(hào)加噪聲部分區(qū)分開。
頻域檢測(cè)機(jī)制是基于采用固定頻率調(diào)制的信號(hào)頻率調(diào)制。與時(shí)域檢測(cè)裝置，如啟閉鍵控，相比較，這種方法具有巨大的優(yōu)點(diǎn)。即使是信號(hào)和噪聲的RMS振幅可以相等(SNR＝0dB)，受到調(diào)制的信號(hào)的功率光譜密度通常比寬帶噪聲的功率光譜密度大很多。可利用很多手段將載波與噪聲隔離，包含a)光譜測(cè)定技術(shù)，如DFT(離散傅里葉變換)或FFT(快速傅里葉變換)；以及b)濾波器的中心頻率位于頻率調(diào)制上的窄帶濾波。
其一例示于圖6。在此場(chǎng)合，第一信號(hào)和噪聲的RMS振幅相等(SNR＝0dB)。增加了兩個(gè)其他信號(hào)，其各自的量值相對(duì)第一信號(hào)分別為0.50和0.1。時(shí)域信號(hào)正好與圖5所示的樣子相同。不過，在此時(shí)域中，對(duì)于第一和第二信號(hào)，光譜峰值是明顯的。此信號(hào)的光譜簽名淹沒在噪聲之中而不能分辨。這一檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際中使用比較簡(jiǎn)單，可應(yīng)用于光學(xué)分光計(jì)中。
脈沖編碼技術(shù)(二進(jìn)制，線性，增強(qiáng))是檢測(cè)的一種替代手段。脈沖編碼技術(shù)經(jīng)常用來(lái)在存在噪聲時(shí)檢測(cè)很微弱的信號(hào)。與傳統(tǒng)的技術(shù)，如音調(diào)檢測(cè)和脈沖振幅檢測(cè)，相比較，脈沖編碼技術(shù)復(fù)雜得多，不過有時(shí)在待檢測(cè)信號(hào)的振幅與噪聲相比很微弱并且除了脈沖編碼技術(shù)之外沒有辦法提高信噪比時(shí)，這種技術(shù)是唯一的選擇。兩種示例性的脈沖編碼是二進(jìn)制脈沖編碼和線性頻率調(diào)制(FM)編碼。這兩種技術(shù)屬于脈沖壓縮和擴(kuò)展光譜類，并且在大量參考文獻(xiàn)中有充分的描述(Barton，DK(1978)，Radars Volume 3Pulse Compression，Artech House Inc.)。
二進(jìn)制脈沖編碼，作為一個(gè)示例，采用1000位同步字，這可以借助統(tǒng)一隨機(jī)數(shù)字生成器產(chǎn)生并且從該數(shù)據(jù)構(gòu)造一個(gè)二進(jìn)制序列。脈沖在時(shí)域中的特定位置生成并且測(cè)定相對(duì)振幅。時(shí)域相關(guān)輸出的結(jié)果示于圖7。在一振幅圖中，所有三個(gè)脈沖都可以檢測(cè)到。第三個(gè)并且是最小的信號(hào)剛好可以與噪聲區(qū)別開。
線性FM脈沖壓縮方案?jìng)鹘y(tǒng)上使用于雷達(dá)系統(tǒng)中用來(lái)減小傳送的信號(hào)的總峰值功率，而同時(shí)仍然可以達(dá)到很大的檢測(cè)范圍。這些方案也在用于機(jī)載和空間船載成像雷達(dá)的合成孔徑雷達(dá)處理中發(fā)揮重要作用。這種形式的編碼是通過從f1至f2線性掃描載波信號(hào)(對(duì)于掃描帶寬Δf)時(shí)間τ實(shí)現(xiàn)的。總之，線性FM編碼信號(hào)的“輸出功率”增加了時(shí)間帶寬乘積(TBP)Δfτ，此量是以秒計(jì)的脈沖寬度和以Hz計(jì)的掃描帶寬的乘積。此檢測(cè)過程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)與線性FM傳送脈沖相匹配的匹配濾波器檢測(cè)器。總過程示于圖8中。信號(hào)s(t)通常是狄拉克δ函數(shù)，此函數(shù)實(shí)際上就是用于編碼器h(t)的觸發(fā)脈沖，該編碼器生成傳送信號(hào)U(τ，Δf)，此信號(hào)是線性FM編碼脈沖(或線性頻率調(diào)制脈沖(chirp))，此脈沖的持續(xù)時(shí)間為τ，而帶寬為Δf。這是可驅(qū)動(dòng)光學(xué)發(fā)射器對(duì)測(cè)試樣本進(jìn)行照射的信號(hào)。在光學(xué)器件和電子設(shè)備中都有噪聲n(t)增加到編碼信號(hào)之上。此光學(xué)信號(hào)由光學(xué)檢測(cè)器檢測(cè)，其電輸出信號(hào)包括所關(guān)心的實(shí)際的光學(xué)信號(hào)，光學(xué)檢測(cè)器和電子設(shè)備中的光背景噪聲和電噪聲。于是匹配濾波器檢測(cè)器就處理此電信號(hào)。由于所關(guān)心的光學(xué)信號(hào)只是與匹配濾波器相匹配的三個(gè)分量中的一個(gè)，此信號(hào)是由于線性FM脈沖編碼而受到增益的唯一的分量。此光學(xué)和電學(xué)噪聲分量相對(duì)編碼信號(hào)實(shí)質(zhì)上受到抑制。這是此方案的優(yōu)點(diǎn)。在圖9中示出一個(gè)線性FM脈沖輸出。在此振幅曲線圖中，只有最大的兩個(gè)脈沖可檢測(cè)到，第三個(gè)實(shí)際上淹沒在噪聲之中。此示例以圖形方式示出線性FM脈沖壓縮方法提供的編碼增益。
增強(qiáng)脈沖編碼技術(shù)利用了下面這一點(diǎn)增加時(shí)間帶寬乘積可以得到更大的編碼增益。采用這一技術(shù)可以使最微弱的時(shí)間域脈沖剛好可以看到。
在圖10中示出原來(lái)的TBP為200的曲線圖，而在圖11中示出新的TBP為800的曲線圖。時(shí)間帶寬乘積的增加使編碼增益獲得足夠的增加而使第三個(gè)并且是最微弱的脈沖變得大于噪聲本底而成為可見。編碼增益從23.0dB增加到29.0dB，及總增加量為6.0dB。在兩個(gè)曲線圖中，功率都已經(jīng)針對(duì)位于采樣100的峰進(jìn)行歸一化。在從TBP為200到800時(shí)，噪聲本底的下降很明顯。
為進(jìn)一步明確這一點(diǎn)，在圖12中示出TBP為2250時(shí)的曲線圖。為了比較此高時(shí)間帶寬乘積檢測(cè)方案與其他編碼技術(shù)，在圖13中示出時(shí)間域量值的曲線，其中繪出檢測(cè)器振幅。噪聲振幅應(yīng)該受到抑制減小√2250，即大約47.4。脈沖1的峰值振幅是2505，脈沖2是1252，而脈沖3是250。噪聲的量值與峰1信號(hào)的相同，從而噪聲量值應(yīng)該被抑制到大致為52的水平。從圖13可知，差不多就是這種情況。由于可以得到的噪聲抑制的水平很高，脈沖3的信號(hào)相對(duì)噪聲背景看得很清楚。很明顯，在圖9中TBP＝375時(shí)脈沖3是看不見的，而在圖13中當(dāng)TBP＝2250時(shí)脈沖3是可以看見的。
較高的時(shí)間帶寬乘積可用于取得較高的編碼增益，不過，這些可能受到限制，依獲得信號(hào)編碼所使用的手段不同而異。機(jī)械斬光器會(huì)受到將線性FM編碼復(fù)制到斬光輪上的能力的限制，同時(shí)聲光調(diào)制器可以獲得高得多的TBP，不過要付出高得多的代價(jià)。
掃描方法對(duì)于手動(dòng)掃描，探頭是由手移動(dòng)通過待分析表面，并且只分析直接受到觀察的區(qū)域。對(duì)光譜特性是在空間固定點(diǎn)(x0，y0)進(jìn)行觀察。這樣，就可以對(duì)每個(gè)點(diǎn)(x0，y0)得到光譜響應(yīng)的一維曲線圖。如果熒光材料在整個(gè)被觀察的介質(zhì)中是散射分布的或如果要求進(jìn)行局部定位分析，則這種操作模式是有用的。
對(duì)于二維掃描，流體流過樣本室并且可以獲得對(duì)時(shí)間中的每個(gè)點(diǎn)(t，λ)的光譜響應(yīng)。如果熒光材料是周期的，就像在一個(gè)開放系統(tǒng)，如城市供水系統(tǒng)，之中，或用于流體處理的封閉系統(tǒng)之中，則這種操作模式是有用的。
對(duì)于三維掃描，對(duì)于閉環(huán)反饋控制和檢測(cè)對(duì)象物質(zhì)中的物理和光學(xué)特性可以取得定性和定量的數(shù)據(jù)。當(dāng)此探頭通過二維表面掃描時(shí)，就可以對(duì)每個(gè)點(diǎn)(xi，yi，zi，λ)得到光譜響應(yīng)。
為了獲得對(duì)此處所描述的本發(fā)明更好的了解，下面舉出實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例僅僅是為了說(shuō)明目的。因此，這些實(shí)施例絲毫不應(yīng)該限制本發(fā)明的范圍。
示例示例I用于分析流體樣本的光學(xué)系統(tǒng)在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，此光學(xué)系統(tǒng)可設(shè)計(jì)成為用來(lái)分析流體樣本，比如，用來(lái)檢測(cè)流水樣本中的混濁度和/或生物量。本發(fā)明的這種形式也可應(yīng)用于，比如，石油樣本的分析。在本光學(xué)系統(tǒng)的此實(shí)施方式中，可對(duì)測(cè)試樣本的光譜特性的變化進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估。
在圖16中示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可應(yīng)用此目的光學(xué)系統(tǒng)。此示例是針對(duì)水分析，但是也可以同樣有效地應(yīng)用于其他流體的分析。此光學(xué)系統(tǒng)包括數(shù)字信號(hào)處理器600，LED控制系統(tǒng)610，照射系統(tǒng)620，采樣盒或探頭700可以放入其中的水流630，檢測(cè)器光學(xué)器件640，光檢測(cè)器650，光檢測(cè)器電子設(shè)備660及DSP600與其相連接的網(wǎng)絡(luò)670。可插入到流水中的光學(xué)探頭700既包括照射系統(tǒng)620也包括檢測(cè)器光學(xué)器件640，兩者可以對(duì)準(zhǔn)以便在水樣本受到照射時(shí)可以使其發(fā)射的輻射被最大限度地得到檢測(cè)。
數(shù)字信號(hào)處理器600包括集成于一起的軟件和硬件，這種集成使得可以通過采用控制邏輯和與外部網(wǎng)絡(luò)，比如，因特網(wǎng)或局域網(wǎng)(LAN)通信，執(zhí)行包含信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)控制等任務(wù)。由DSP執(zhí)行的信號(hào)處理包含信號(hào)發(fā)生器啟動(dòng)的照射信號(hào)(輻射)的編碼的操作。此外，由DSP啟動(dòng)的此信號(hào)處理包含接收的光信號(hào)(檢測(cè)到的由水樣本發(fā)射的輻射)的FIR匹配濾波和相關(guān)濾波。由DSP執(zhí)行的數(shù)據(jù)處理可包含對(duì)收集的數(shù)據(jù)的收集，處理和分析。也可由DSP執(zhí)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，以便確定，比如，檢測(cè)到的輻射的某一特定水平的返回周期。為了從水流中將樣本抽取到采樣盒而進(jìn)行的控制和對(duì)LED進(jìn)行控制并從而控制LED的激發(fā)，都是由包含到DSP中的控制邏輯提供的。控制邏輯還可以控制一個(gè)光學(xué)擦拭器來(lái)去除可能在光學(xué)探頭上聚集和生長(zhǎng)的生物污物。加進(jìn)一個(gè)擦拭器可減少?gòu)牟蓸雍谢蛩髦腥〕鎏筋^減小清潔的頻率。此DSP還包含一個(gè)通信系統(tǒng)，此通信系統(tǒng)可使其與網(wǎng)絡(luò)連接以便從而使收集的信息傳送到其他地點(diǎn)而不需要人員訪問測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)去收取數(shù)據(jù)。在此實(shí)施方式中，這種通信是由可建立以太網(wǎng)鏈接的軟件和硬件提供的。
此LED控制系統(tǒng)610包含LED開關(guān)和大電流放大器，其中LED開關(guān)啟動(dòng)所要求的LED并且大電流放大器將可使用的電源變換到與啟動(dòng)LED達(dá)到所需要的強(qiáng)度級(jí)相匹配的電平。
光學(xué)探頭700既包括照射系統(tǒng)620，也包括檢測(cè)器光學(xué)器件640，其中上述探頭可直接插入到水流或包含從水流中抽取的水樣的樣本室中。如果探頭插入到移動(dòng)的水流中，則探頭的形狀應(yīng)該設(shè)計(jì)成為對(duì)水流的干擾最小。照射系統(tǒng)包括LED陣列和用來(lái)對(duì)此LED陣列產(chǎn)生的光子輻射進(jìn)行聚焦的LED光學(xué)器件。此LED陣列可以是單個(gè)的二極管或覆蓋預(yù)定的波長(zhǎng)帶的二極管集合。在一個(gè)實(shí)施方式中，在光學(xué)系統(tǒng)中采用發(fā)射綠光和藍(lán)光的二極管。此檢測(cè)器光學(xué)器件包括用來(lái)收集水樣發(fā)射的輻射的透鏡，以及光學(xué)帶通濾波器，用來(lái)對(duì)收集到的輻射進(jìn)行預(yù)濾波，并在其后由光檢測(cè)器650將檢測(cè)到的輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
此光檢測(cè)器電子設(shè)備660包括一組濾波器，用來(lái)對(duì)收集到的信息在由DSP對(duì)其進(jìn)行處理之前進(jìn)行預(yù)濾波，比如，與水樣照射有關(guān)的收集到的信息進(jìn)行匹配濾波。
在本發(fā)明的此實(shí)施方式中，此DSP是獨(dú)立的系統(tǒng)，此系統(tǒng)可包含內(nèi)部電源或可將此DSP連接到標(biāo)準(zhǔn)AC電源，比如，墻壁上的插座的電源變換器。此外，此獨(dú)立系統(tǒng)可將此光學(xué)系統(tǒng)分布設(shè)置在多個(gè)地點(diǎn)，比如，供水系統(tǒng)中的不同的位置。通過將此組光學(xué)系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)，比如，因特網(wǎng)或局域網(wǎng)，相連接，可將由這些光學(xué)系統(tǒng)收集并處理的信息傳送到一個(gè)中心站，就不需要人員來(lái)訪問每個(gè)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)來(lái)收集信息。此類系統(tǒng)可提供一種高效而物美價(jià)廉的供水系統(tǒng)評(píng)估裝置。此光學(xué)系統(tǒng)能夠檢測(cè)反射和熒光，其中反射是水樣的混濁度的指示，而熒光是水樣內(nèi)包含生物物質(zhì)(bio-matter)的指示。正如本專業(yè)領(lǐng)域中的工作人員所公知，生物物質(zhì)在受到照射時(shí)將會(huì)發(fā)出熒光，并且對(duì)熒光強(qiáng)度的檢測(cè)可以確定在水系統(tǒng)內(nèi)的生物物質(zhì)水平。光學(xué)系統(tǒng)的本實(shí)施方式可評(píng)估水流內(nèi)的反射和熒光的變化，從而可以識(shí)別可能具有特定關(guān)系的情況。這樣一來(lái)，當(dāng)檢測(cè)到水流的光學(xué)簽名的改變達(dá)到特定水平時(shí)，DSP可能會(huì)啟動(dòng)取樣過程，其中收集水流樣本供進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。這一類幾乎是經(jīng)常的檢測(cè)和選擇性的實(shí)驗(yàn)室分析可以降低監(jiān)測(cè)供水系統(tǒng)的費(fèi)用和增加可能存在的問題的識(shí)別。
比如，圖17示出的是以圖形格式示出的由本光學(xué)系統(tǒng)在一天的過程中收集到的混濁度讀數(shù)。圖18示出的也是由本光學(xué)系統(tǒng)在一天的過程中檢測(cè)到的生物量讀數(shù)的曲線。
示例II包含匹配濾波器接收器的分光計(jì)在圖14中示出一個(gè)實(shí)施方式，包括光源，比如，一個(gè)小型氙燈，此氙燈的發(fā)射光譜大致等于6000°K黑體的發(fā)射光譜，帶有一些分立譜線。此光線經(jīng)過準(zhǔn)直和光調(diào)制盤(chopper wheel)的調(diào)制，提供的是500Hz對(duì)進(jìn)入照射單色器的光線的啟閉調(diào)制(On-Off modulation)。在CPU控制下工作的照射單色器以步長(zhǎng)10nm掃描從250nm到800nm的照射波長(zhǎng)。此照射聚焦到所關(guān)心的區(qū)域。在CPU控制下工作的接收光單色器以步長(zhǎng)10nm掃描從250nm到800nm的接收光波長(zhǎng)。其控制方式是對(duì)每個(gè)照射波長(zhǎng)采樣λi，對(duì)大于或等于λi的波長(zhǎng)范圍進(jìn)行掃描。采用Ga-As發(fā)光二極管作為光學(xué)檢測(cè)器，從光檢測(cè)器發(fā)出的信號(hào)由低噪聲放大器(LNA)進(jìn)行放大。LNA的輸出可利用模擬濾波器進(jìn)行濾波，或可利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)數(shù)字化并利用IIR(無(wú)限脈沖響應(yīng))或FIR(有限脈沖響應(yīng))數(shù)字濾波器進(jìn)行數(shù)字處理。對(duì)每個(gè)λi和λe，記錄檢測(cè)器輸出，并且可繪出曲線進(jìn)行顯示，如圖15所示。
一個(gè)有待處理的重要問題是系統(tǒng)的量值對(duì)波長(zhǎng)的定標(biāo)(calibration)，因?yàn)殡療艄庠吹墓庾V不是平直的。這可以利用標(biāo)準(zhǔn)漫射反射源完成，其光譜在光學(xué)波長(zhǎng)意義上是平直的。于是此定標(biāo)因子就可應(yīng)用于收集的數(shù)據(jù)而可以將照射光源的光譜染色從數(shù)據(jù)中去掉。這一過程實(shí)質(zhì)上是數(shù)據(jù)的光譜均衡。
一旦數(shù)據(jù)經(jīng)過均衡，就可利用多種方式將其顯示，比如，輪廓曲線，表面曲線，使照射/發(fā)射光譜易于觀察。這可能要求，比如，對(duì)于在固定波長(zhǎng)位置的某種響應(yīng)的最強(qiáng)光譜峰的某種規(guī)范化。這要通過實(shí)驗(yàn)確定。在圖15中示出表面型曲線的一個(gè)示例。
示例III本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式包括一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，此光學(xué)系統(tǒng)包括a)發(fā)光二極管(LED)，作為照射光源，由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制發(fā)射輻射帶寬為從380nm到500nm；b)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制的，光柵照射單色器，通過數(shù)字信號(hào)處理裝置的控制接收照射設(shè)備發(fā)出的光并以脈沖序列形式提供第Nth個(gè)波長(zhǎng)；c)一個(gè)光纖探頭，利用準(zhǔn)直之和聚焦元件與單色器耦合，向?qū)ο髤^(qū)域提供第Nth個(gè)波長(zhǎng)。此光學(xué)探頭位于一個(gè)組件之中，該組件定位照射光學(xué)器件與檢測(cè)光學(xué)器件的取向使兩者互相保持固定的角度；d)用于匯聚第Nth個(gè)波長(zhǎng)的結(jié)果輻射和經(jīng)集光透鏡及耦接到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制的光柵檢測(cè)單色器的光纖提供信息的收集裝置；以及e)光檢測(cè)器，如Ga-As集成發(fā)光二極管和放大器。此步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制的光柵單色器(照射單色器和發(fā)射單色器兩者)，是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制來(lái)執(zhí)行在特定的時(shí)間使第Nth個(gè)波長(zhǎng)反應(yīng)特性通過的任務(wù)。
通常，Ga-As集成發(fā)光二極管和放大器是由疊層電子部件制作的，而該疊層電子部件包括同一芯片上的發(fā)光二極管和互阻抗放大器。這由數(shù)字信號(hào)處理裝置抽樣去感知特定時(shí)間的輻射。使用一個(gè)發(fā)光二極管作為光學(xué)檢測(cè)器，利用低噪聲放大器(LNA)將來(lái)自發(fā)光二極管的信號(hào)放大。利用一個(gè)模擬濾波器對(duì)LNA的輸出進(jìn)行濾波來(lái)調(diào)節(jié)來(lái)自光檢測(cè)器的信號(hào)，采用運(yùn)算放大器將信號(hào)放大到規(guī)定的范圍并利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)數(shù)字化，并利用FIR數(shù)字濾波器和數(shù)字信號(hào)編碼軟件技術(shù)以數(shù)字方式進(jìn)行處理以使時(shí)間/帶寬乘積可利用相關(guān)接收器進(jìn)行測(cè)定。
本系統(tǒng)還包括一個(gè)DSPS設(shè)備，在其中利用脈沖壓縮的32位線性FM編碼技術(shù)生成照射調(diào)制編碼信號(hào)，檢測(cè)脈沖編碼利用匹配相關(guān)接收器分解時(shí)間帶寬乘積，并且檢測(cè)特定輻照度可促使DSPS運(yùn)行特定的例程來(lái)測(cè)試特定的信號(hào)響應(yīng)特性，在此場(chǎng)合，取決于照射波長(zhǎng)的限制可以測(cè)定熒光和反射。單色器光柵可工作通過可見光光譜，并且可以以其他波長(zhǎng)代替UV(紫外)或IR(紅外)；以及一種數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，其可使識(shí)別數(shù)據(jù)峰值及其基于規(guī)則的加權(quán)相關(guān)性的軟件可以控制照射器和檢測(cè)器單色器。
示例IV在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)系統(tǒng)可設(shè)計(jì)成為具有控制掃描(照射輻射)波長(zhǎng)的能力，包含調(diào)制技術(shù)。此類光學(xué)系統(tǒng)可提供最大光學(xué)靈活性，這種靈活性對(duì)于包含研究紅外診斷的應(yīng)用可能最需要的。針對(duì)這種場(chǎng)合設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例包括集成到計(jì)算設(shè)備中的數(shù)字信號(hào)處理裝置，此裝置具有發(fā)射器控制電子設(shè)備，其中包含脈沖編碼軟件，此軟件用于生成同步脈沖供直接調(diào)制光學(xué)發(fā)射處理裝置頻率使用，以及包含信號(hào)相關(guān)匹配濾波器的接收信號(hào)處理裝置；提供光子能源的閃光燈；包含用來(lái)調(diào)制發(fā)射輻射的頻率調(diào)制器電路、折射或衍射光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)發(fā)射處理裝置，其中光學(xué)中心波長(zhǎng)是利用位置控制器移動(dòng)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件進(jìn)行選擇的；包含折射或衍射系統(tǒng)的接收光光學(xué)處理裝置，其中光學(xué)中心波長(zhǎng)是利用位置控制器移動(dòng)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件進(jìn)行選擇的；以及一個(gè)用作光學(xué)檢測(cè)器的硅APD光檢測(cè)器。
在此實(shí)施方式中，對(duì)閃光燈的發(fā)射光譜的校正可能不只是像示例II那樣要求簡(jiǎn)單地將其與標(biāo)準(zhǔn)漫射反射源進(jìn)行比較。峰發(fā)射的高度特定波長(zhǎng)可能要求對(duì)孔徑和檢測(cè)系統(tǒng)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)以便保持準(zhǔn)確的信噪比規(guī)范化。這些調(diào)節(jié)，理想情況是自動(dòng)進(jìn)行并在規(guī)范化過程中作為數(shù)據(jù)變量記錄。特別是在采樣吸收和反射在峰發(fā)射波長(zhǎng)上是高度可變的場(chǎng)合尤其如此。設(shè)定為在非峰值波長(zhǎng)上進(jìn)行最大熒光檢測(cè)的系統(tǒng)很容易由于峰波長(zhǎng)的響應(yīng)而過飽和。
示例V在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，光學(xué)系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為對(duì)利用已知光波波長(zhǎng)對(duì)測(cè)試樣本進(jìn)行照射的結(jié)果而得到的結(jié)果輻射具有最高靈敏度。此類光學(xué)系統(tǒng)對(duì)于熒光分析可能有用，特別是如果光譜探頭是附加在研究對(duì)象上并且已知光譜性質(zhì)，使得熒光、吸收或反射的特定波長(zhǎng)可以測(cè)定時(shí)。
針對(duì)這種場(chǎng)合設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)示例包括集成到計(jì)算設(shè)備中的數(shù)字信號(hào)處理裝置，此裝置具有發(fā)射器控制電子設(shè)備，其中包含脈沖編碼軟件，此軟件用于生成同步脈沖供直接調(diào)制光學(xué)發(fā)射處理裝置頻率使用，以及包含信號(hào)相關(guān)匹配濾波器的接收信號(hào)處理裝置；提供光子能源的激光器；包含聲光掃描器和固定發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)發(fā)射處理裝置；包含固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件的接收光光學(xué)處理裝置；以及一個(gè)用作光學(xué)檢測(cè)器的光電倍增器。本系統(tǒng)的這一實(shí)施方式可應(yīng)用于直接感知來(lái)自測(cè)試樣本或?qū)ο笪矬w中的生物分子的特定熒光響應(yīng)。
示例VI在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，一種光學(xué)系統(tǒng)可以應(yīng)用于低成本的污物計(jì)測(cè)學(xué)或反射測(cè)量學(xué)的應(yīng)用中，包含，比如，微粒測(cè)量，如水的混濁度。在此示例中，此光學(xué)設(shè)備可設(shè)計(jì)成為利用特定波長(zhǎng)的光照射測(cè)試樣本并可檢測(cè)由于流體中的微粒受到刺激而發(fā)射的同一或不同波長(zhǎng)的反射或反射波長(zhǎng)帶。
與此類設(shè)備有關(guān)系的光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式包括一個(gè)獨(dú)立的數(shù)字信號(hào)處理裝置，此裝置具有發(fā)射器控制電子設(shè)備，其中包括脈沖編碼軟件，此軟件用于生成同步脈沖供直接調(diào)制光學(xué)發(fā)射處理裝置振幅使用，以及包括信號(hào)相關(guān)匹配濾波器的接收信號(hào)處理裝置；用作光子能源的發(fā)光二極管(LED)；包括振幅調(diào)制電路和固定光調(diào)節(jié)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)發(fā)射處理裝置；包含固定光調(diào)節(jié)光學(xué)器件的接收光光學(xué)處理裝置以及用作光檢測(cè)器的硅光電二極管。
在此實(shí)施方式中，光學(xué)系統(tǒng)直接向流體發(fā)射并且檢測(cè)器接收流體中發(fā)出的光。這是借助光纖或通過直接將光學(xué)系統(tǒng)插入到對(duì)象流體中而實(shí)現(xiàn)的。此類過程可減少表面邊界層的反射效果，從而可提高光學(xué)系統(tǒng)的信噪比。
對(duì)于如上描述的本發(fā)明的實(shí)施方式，很顯然，其內(nèi)容可以有多種改變。此種變化不能看作是脫離本發(fā)明的精神或范圍，并且所有這些修改，正如本專業(yè)領(lǐng)域中的工作人員清楚了解那樣，包括在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，包括a)一個(gè)用于發(fā)射電磁輻射的光子能源，其中所述光子能源是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制的；b)一個(gè)光學(xué)發(fā)射處理裝置，用來(lái)接收光子能源發(fā)出的電磁輻射并將一個(gè)或多個(gè)照射波長(zhǎng)傳送到測(cè)試樣本，其中光學(xué)發(fā)射處理裝置是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制的；c)一個(gè)接收光光學(xué)處理裝置，用來(lái)收集和隔離所接收到的來(lái)自測(cè)試樣本的電磁輻射的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)并將所接收到的電磁輻射的隔離的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)傳送到一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器，其中所述接收光光學(xué)處理裝置是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制的；d)一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器，用來(lái)感知所接收到的電磁輻射的一個(gè)或多個(gè)隔離的波長(zhǎng)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；以及e)數(shù)字信號(hào)處理裝置，用來(lái)對(duì)從光學(xué)檢測(cè)器接收到的電信號(hào)進(jìn)行匹配濾波以及控制光子能源、光學(xué)發(fā)射處理裝置和接收光光學(xué)處理裝置的功能。
2.如權(quán)利要求1所述的對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中光學(xué)發(fā)射處理系統(tǒng)對(duì)傳送到測(cè)試樣本上的照射波長(zhǎng)進(jìn)行編碼。
3.如權(quán)利要求2所述的對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中編碼是利用從下面一組中選擇的調(diào)制方法執(zhí)行的脈沖振幅調(diào)制，脈沖頻率調(diào)制，脈寬調(diào)制，二進(jìn)制移相鍵控或函數(shù)發(fā)生器。
4.如權(quán)利要求1所述的對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中數(shù)字信號(hào)處理裝置是獨(dú)立的系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1所述的對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中數(shù)字信號(hào)處理裝置是集成到計(jì)算系統(tǒng)的電路板。
6.如權(quán)利要求4所述的對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中數(shù)字信號(hào)處理裝置能夠與通信網(wǎng)絡(luò)相連接，所述通信網(wǎng)絡(luò)是從下面一組中選擇的局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)，無(wú)線網(wǎng)因特網(wǎng)或以太網(wǎng)。
7.如權(quán)利要求1所述的對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中光子能源是從下面一組中選擇的激光器，激光二極管，發(fā)光二極管，弧光閃光燈或連續(xù)波燈。
8.如權(quán)利要求1所述的對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中光學(xué)發(fā)射處理裝置和接收光光學(xué)處理裝置包含一個(gè)或多個(gè)從下面一組中選擇的光學(xué)器件聚光器，聚焦器件，光纖光學(xué)器件，孔徑器件和單色器。
9.如權(quán)利要求1所述的對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中光學(xué)檢測(cè)器是從下面一組中選擇的砷化鎵光電二極管，硫化鎘光電二極管或硅雪崩二極管。
10.一種對(duì)流體進(jìn)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，包括a)一個(gè)帶有一個(gè)照射系統(tǒng)的光學(xué)探頭，該照射系統(tǒng)包含一個(gè)發(fā)射電磁輻射的光子能源和將所述電磁輻射射向測(cè)試樣本的光學(xué)設(shè)備，所述光學(xué)探頭還包含用于收集和使測(cè)試樣本發(fā)射的電磁輻射射向光檢測(cè)器的檢測(cè)器光學(xué)器件，其中所述的光學(xué)探頭插入到流體流或一個(gè)包含有流體樣本的樣本室中；b)一個(gè)激發(fā)光子能源的控制裝置；c)一個(gè)用來(lái)感知由測(cè)試樣本發(fā)射的電磁輻射并且將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光檢測(cè)器；以及d)數(shù)字信號(hào)處理裝置，用來(lái)對(duì)從光學(xué)檢測(cè)器接收到的電信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，所述數(shù)字信號(hào)處理裝置還控制光子能源的激發(fā)和射向測(cè)試樣本的電磁輻射的編碼。
11.如權(quán)利要求10所述的對(duì)流體執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中編碼是利用從下面一組中選擇的調(diào)制方法執(zhí)行的脈沖振幅調(diào)制，脈沖頻率調(diào)制，脈寬調(diào)制，二進(jìn)制移相鍵控或函數(shù)發(fā)生器。
12.如權(quán)利要求10所述的對(duì)流體執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中數(shù)字信號(hào)處理裝置是獨(dú)立的系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求10所述的對(duì)流體執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中數(shù)字信號(hào)處理裝置是集成到計(jì)算系統(tǒng)的電路板。
14.如權(quán)利要求10所述的對(duì)流體執(zhí)行光學(xué)分析的系統(tǒng)，其中數(shù)字信號(hào)處理裝置能夠與通信網(wǎng)絡(luò)相連接，所述通信網(wǎng)絡(luò)是從下面一組中選擇的局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)，無(wú)線網(wǎng)因特網(wǎng)或以太網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明可提供一種對(duì)測(cè)試樣本執(zhí)行光譜分析的光學(xué)系統(tǒng)。此光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)用于發(fā)射電磁輻射的光子能源；一個(gè)光學(xué)發(fā)射處理裝置；一個(gè)接收光光學(xué)處理裝置；一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器；以及數(shù)字信號(hào)處理裝置。光子能源發(fā)射電磁輻射，并且是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制的。光學(xué)發(fā)射處理裝置接收光子能源發(fā)出的電磁輻射并將一個(gè)或多個(gè)照射波長(zhǎng)傳送到測(cè)試樣本，其中光學(xué)發(fā)射處理裝置是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制的。接收光光學(xué)處理裝置收集和隔離所接收到的來(lái)自測(cè)試樣本的電磁輻射的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)并將所接收到的電磁輻射的隔離的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)傳送到一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器，其中所述接收光光學(xué)處理裝置是由數(shù)字信號(hào)處理裝置控制的。光學(xué)檢測(cè)器感知所接收到的電磁輻射的一個(gè)或多個(gè)隔離的波長(zhǎng)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理裝置對(duì)從光學(xué)檢測(cè)器接收到的電信號(hào)進(jìn)行匹配濾波并且還控制光子能源、光學(xué)發(fā)射處理裝置和接收光光學(xué)處理裝置的功能。
文檔編號(hào)G01J3/14GK1575411SQ02820898
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2002年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月19日
發(fā)明者布魯斯·W·亞當(dāng)斯, 彼得·R·H·麥克康耐爾 申請(qǐng)人:焦耳顯微系統(tǒng)加拿大公司