專利名稱：彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光譜儀，尤其是涉及一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀。 技術(shù)背景光譜檢測是光譜分析應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。目前常用的技術(shù)包括固定波長濾光 型、傅立葉變換型、聲光可調(diào)濾光型、光柵掃描單檢測器型和固定光路陣列檢測型。固定光路陣列檢測型光譜儀由于采用固定光路光柵分光和高分辨率CCD 光電轉(zhuǎn)換技術(shù)而成為高端光譜分析應(yīng)用的首選。本發(fā)明屬于固定光路陣列檢測 型光譜儀設(shè)計(jì)和應(yīng)用領(lǐng)域。目前在光譜檢測和應(yīng)用中，國內(nèi)外常用方法是在特 定光譜檢測硬件基礎(chǔ)上開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)顯示和分析。數(shù)據(jù)的顯示 和分析處理與光譜儀器分離使得光譜儀在實(shí)際應(yīng)用上受到很大限制。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀。通過內(nèi)嵌 微處理器并集成彩色液晶顯示和電阻式觸摸信息輸入技術(shù)，有效地解決了光譜 儀器檢測和數(shù)據(jù)顯示分析處理一體化問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下發(fā)出的可見光和近紅外光的光源經(jīng)光纖照 射到樣品表面，光線經(jīng)過漫反射和表面反射后，由同一光纖傳送到光譜模塊，光譜模塊一路經(jīng)第一 RS232接口接嵌入式微處理器，另一路經(jīng)第二 USB2接口 與計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)通信，嵌入式微處理器分別經(jīng)第二 RS232接口和第一 USB1 接口與計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)通信，嵌入式微處理器還分別接大容量數(shù)據(jù)存儲器、 彩色液晶顯示屏、電阻式觸摸屏和日歷芯片，整個(gè)儀器由AC/DC電源模塊供電， 或者由后備電池供電。本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是(1) 實(shí)現(xiàn)了光譜檢測和數(shù)據(jù)圖形顯示一體化。(2) 儀器內(nèi)置溫度傳感器輸入，免除了在光譜檢測過程中檢測環(huán)境溫度的環(huán)(3) 儀器內(nèi)置日歷時(shí)鐘芯片，使光譜測試時(shí)間記錄自動化。(4) 彩色液晶顯示實(shí)現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)可視化和圖形化。(5) 大容量FLASH數(shù)據(jù)存儲器使光譜儀適合現(xiàn)場采樣檢測作業(yè)。(6) 配置光纖接入使光譜儀器適合于在線檢測和系統(tǒng)控制。
(7)配置多種通信接口，方便與計(jì)算機(jī)和其它外設(shè)的通信。
本發(fā)明主要用于便攜式光譜檢測和在線實(shí)時(shí)光譜測量和系統(tǒng)控制。


圖1是本發(fā)明的光譜儀組成結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2是本發(fā)明的光譜儀電路圖。
圖中1、光源，2、光纖，3、樣品，4、光譜模塊，5、嵌入式微處理器， 6、大容量FLASH, 7、彩色液晶顯示屏，8、電阻式觸摸屏，9、日歷芯片，10、 AC/DC電源，11、后備電池，12、 RS232接口， 13、 USB1接口， 14、 USB2接 口， 15、計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，發(fā)出的可見光和近紅外光的光源1經(jīng)光纖2照射到樣品3表 面，光線經(jīng)過漫反射和表面反射后，由同一光纖2傳送到光譜模塊4，光譜模塊 4 一路經(jīng)第一 RS232接口接嵌入式微處理器5，另一路經(jīng)第二 USB2接口 14與 計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)15通信，嵌入式微處理器5分別經(jīng)第二 RS232接口 12和第 一 USB1接口 13與計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)15通信，嵌入式微處理器5還分別接數(shù) 據(jù)存儲器6、彩色液晶顯示屏7、電阻式觸摸屏8和日歷芯片9，整個(gè)儀器由AC/DC 電源模塊10供電，在其失效時(shí)可由后備電池ll供電，儀器電源由220V交流經(jīng) 降壓整流電源和后備電池共同供電。所述的光纖2為Y型光纖型號R400-7-VIS-NIR，光源型號LS-1-CAL。
所述的光譜模塊4為海洋光學(xué)公司生產(chǎn)的USB4000-VIS-NIR光譜模塊，光 譜范圍350 1050nm，分辨率 1.33nm FWHM，入射狹縫25um，分光光柵 350-1050nm，積分時(shí)間范圍10us >65s， 3648象素CCD陣列檢測器，16位3MHz 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,USB2.0接口和RS232接口 。
所述的嵌入式微處理器5為MSP430F149，其主要特性有低電壓低功耗， 60KB+256B FLASH, 2KB RAM，內(nèi)置溫度傳感器，8路12位ADC， 2個(gè)USART 接口。
所述的大容量FLASH6為AM29LV160DB，容量16Mbit。 彩色液晶顯示屏7為TFT640x480， 256色。 所述的電阻式觸摸屏8為四線電阻式觸摸屏規(guī)格6.4寸。 所述的日歷芯片9為PCF8563P。
本發(fā)明的工作原理如下如圖2所示，嵌入式微處理器MSP430F149通過P5端口從觸摸屏接口芯片ADS7843接收操作指令，由P3.4和P3.5組成的串行口 1從光譜模塊 USB4000-VIS-NIR讀取光譜數(shù)據(jù)，通過P1、 P2和P3地址端口將光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存 到AM29LV160DB中，同時(shí)通過P4端口將光譜數(shù)據(jù)發(fā)送到彩色液晶顯示屏中進(jìn) 行顯示。嵌入式微處理器MSP430F149還可通過P5端口從日歷芯片PCF8563P 讀取日歷時(shí)間信息，在彩色液晶顯示屏上顯示。嵌入式微處理器MSP430F149 還可通過P3.6和P3.7組成的串行口 2與計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)通信。
權(quán)利要求
1、 一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀，其特征在于發(fā)出的可見光和 近紅外光的光源(1)經(jīng)光纖(2)照射到樣品(3)表面，光線經(jīng)過漫反射和表面反射后，由同一光纖(2)傳送到光譜模塊(4)，光譜模塊(4)一路經(jīng)第一RS232接口接嵌 入式微處理器(5)，另一路經(jīng)第二 USB2接口(14)與計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)(15灘信， 嵌入式微處理器(5)分別經(jīng)第二RS232接口(12)和第一USB1接口(13)與計(jì)算機(jī)或 其它外設(shè)(15)通信，嵌入式微處理器(5)還分別接數(shù)據(jù)存儲器(6)、彩色液晶顯示 屏(7)、電阻式觸摸屏(8)和日歷芯片(9)，整個(gè)儀器由AC/DC電源模塊(10)供電， 或者由后備電池(ll)供電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀，其特征 在于所述的光纖(2)為Y型光纖型號R400-7-VIS-NIR，光源型號LS-1-CAL。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀，其特征 在于所述的光譜模塊(4)為海洋光學(xué)公司生產(chǎn)的USB4000-VIS-NIR光譜模塊， 光譜范圍350 1050nm，分辨率 1.33nm FWHM，入射狹縫25um，分光光柵 350-1050nm，積分時(shí)間范圍10us~>65s， 3648象素CCD陣列檢測器，16位3MHz 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,USB2.0接口和RS232接口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀，其特征 在于所述的嵌入式微處理器(5)為MSP430F149,其主要特性有低電壓低功 耗，60KB+256B FLASH, 2KB RAM,內(nèi)置溫度傳感器，8路12位ADC， 2個(gè) USART接口。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀，其特征 在于所述的大容量FLASH(6)為AM29LV160DB,容量16Mbit。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀，其特征 在于彩色液晶顯示屏(7)為TFT640x480， 256色。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀，其特征 在于所述的電阻式觸摸屏(8)為四線電阻式觸摸屏規(guī)格6.4寸。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀，其特征 在于所述的日歷芯片(9)為PCF8563P。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彩色可視高分辨率陣列檢測光譜儀。光源經(jīng)光纖照射到樣品表面，光線經(jīng)過漫反射和表面反射后，由同一光纖傳送到光譜模塊，光譜模塊一路經(jīng)第一RS232接口接嵌入式微處理器，另一路經(jīng)第二USB2接口與計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)通信，嵌入式微處理器分別經(jīng)第二RS232接口和第一USB1接口與計(jì)算機(jī)或其它外設(shè)通信，嵌入式微處理器還分別接大容量數(shù)據(jù)存儲器、彩色液晶顯示屏、電阻式觸摸屏和日歷芯片，整個(gè)儀器由AC/DC電源模塊供電，或者由后備電池供電。本發(fā)明光譜檢測和數(shù)據(jù)圖形顯示一體化；儀器內(nèi)置溫度傳感器輸入，免除檢測環(huán)境溫度的環(huán)節(jié)；內(nèi)置日歷時(shí)鐘芯片，使光譜測試時(shí)間記錄自動化；彩色液晶顯示實(shí)現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)可視化和圖形化。
文檔編號G01N21/25GK101122564SQ20071007024
公開日2008年2月13日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者勇 何, 楊海清 申請人:浙江大學(xué)