闪烁式光源的光谱采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种闪烁式光源的光谱采集系统，包括闪烁式光源、光谱仪、控制器，控制器的输出端与闪烁式光源输入端电相连，控制器的输入、输出端与光谱仪的输入、输出端相连，所述控制器用于根据设置的输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，控制闪烁式光源和光谱仪的同步，并实时有效的获取光谱仪采集的光源光谱和暗光谱数据信息。本实用新型专利技术使闪烁式光源和光谱仪数据协同工作，提高光谱数据精度。

Spectrum acquisition system of scintillation light source

The spectrum acquisition system of the utility model discloses a flashing light source, including flashing light source, spectrometer, controller, the output terminal of the controller and the flashing light source input end connected to the electric controller, input, output and input and output spectrometer connected to the controller for flashing light source is arranged according to the input of the the number of triggers, the integral time of the spectrometer and spectral mean frequency, synchronous control of flashing light source and the spectrometer, spectrum of light and dark and effective access to real-time spectrum data acquisition spectrometer. The utility model enables the scintillation light source and the spectrometer data to work together to improve the accuracy of the spectral data.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学检测领域，具体涉及一种闪烁式光源的光谱采集系统。
技术介绍
光是由光源发出的，目前主要采用光谱分析光源，光谱分析中最重要的元器件就是光谱仪和灯源。光谱仪是一种重要的光学测量仪器，通过对特征谱线的分析，对物质的成分进行定性和定量的分析。光谱分析的另外一个重要器件就是光源，光源性能稳定是进行光谱分析的基本要求。光谱的光源有很多种，氙灯、氘灯、汞灯等。因此光源可分为连续光源和闪烁式光源，连续光源(如氘灯光源)，由于光源的连续性，在任何时刻光谱仪都可以采集到光谱信息。但是对于闪烁式光源(如脉冲氙灯)，由于光源的间断性，且点亮时间短，光源点亮的瞬间，光谱信息不容易捕捉，所以必须在光源点亮的瞬间采集光源的光谱信息，同时要确保采集到光源可用，及光源强度不可以太弱也不可以太强，光源太弱，系统噪声增大，不能完全获得光谱中携带的有用信息；光强太强有可能超过光谱仪的最大量程，影响测量精度和结果。目前不能实现闪烁式光源和与光谱仪协同工作，使得测量性能、数据可靠差。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种闪烁式光源的光谱采集系统，使闪烁式光源和光谱仪数据协同工作，从而使得到的光谱数据更加可靠有用。本技术的目的可以采用以下技术方案实现：一种闪烁式光源的光谱采集系统，包括闪烁式光源、光谱仪，其特征在于：还包括控制器，所述控制器的输出端与闪烁式光源输入端电相连，所述控制器的输入、输出端与光谱仪的输入、输出端相连，所述控制器用于根据设置的输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，控制闪烁式光源和光谱仪的同步，并实时有效的获取光谱仪采集的光源光谱和暗光谱数据信息。所述控制器包括PC机和硬件控制模块，所述PC机的输出端与硬件控制模块的输入端相连，硬件控制模块上的光源触发端口与闪烁式光源的触发引脚电连接，硬件控制模块上的光谱仪触发端口与光谱仪的触发引脚电连接，所述PC机用于设置输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，并发送控制命令给硬件控制模块，所述硬件控制模块用于接收控制命令，并对接收的控制命令进行解析，根据解析结果控制相应的触发端口进行相应的触发操作。所述硬件控制模块包括电路板、单片机和串口，所述单片机和串口设置在电路板上。所述单片机的CPU采用STM32F100。所述闪烁式光源采用氙灯。本技术的有益效果：本技术包括闪烁式光源、光谱仪、控制器，所述控制器的输出端与闪烁式光源输入端电相连，所述控制器的输入、输出端与光谱仪的输入、输出端相连，所述控制器用于根据设置的输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，控制闪烁式光源和光谱仪的同步，并实时有效的获取光谱仪采集的光源光谱和暗光谱数据信息。通过控制器控制光谱仪和闪烁式光源的同步，可以实时有效的获取光谱信息，根据需要自行设置光谱的平均次数，通过软件控制调节光谱的强度，可以动态的采集暗光谱，提高光谱数据的测量精度。平均次数越多，光谱越稳定。PC机通过串口与硬件控制模块连接，硬件控制模块上的光源触发端口通过电线与闪烁式光源的触发引脚电连接，硬件控制模块上的光谱仪触发端口通过电线与光谱仪的触发引脚电连接，PC机发送控制命令给硬件控制模块，硬件控制模块接收到命令后，对相应的触发端口进行触发光谱仪的端口，光谱仪先开始采集数据，几个微秒后，触发闪烁式光源的触发引脚，点亮闪烁式光源。PC机读取光谱仪数据。使用PC软件和硬件电路共同控制光谱仪和闪烁式光源的同步。附图说明图1是本技术的电路原理框图；图2是硬件控制模块中单片机的电路图；图3是硬件控制模块中串口的电路图；图4本技术采集方法的流程图；图5是一个光源光谱采集周期中闪烁式光源触发一次的时间序列图；图6是多个光源光谱采集周期的时间序列图；图7是一个光源光谱采集周期中闪烁式光源触发多次的时间序列图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步地说明。参见图1至图7所述一种闪烁式光源的光谱采集系统，包括闪烁式光源、光谱仪和控制器，所述闪烁式光源采用氙灯，所述控制器的输出端与闪烁式光源输入端电相连，所述控制器的输入、输出端与光谱仪的输入、输出端相连，所述控制器用于根据设置的输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，控制闪烁式光源和光谱仪的同步，并实时有效的获取光谱仪采集的光源光谱和暗光谱数据信息。所述控制器包括PC机和硬件控制模块，所述PC机的输出端与硬件控制模块的输入端相连，所述硬件控制模块包括电路板、电源、单片机和串口，所述单片机和串口安装在电路板上，所述串口包括光源触发端口，光谱仪触发端口。单片机上设有控制程序，单片机控制相应的触发端口。通过单片机的CPU来进行智能控制，单片机的CPU采用了ST公司STM32系列中的STM32F100。PC机和硬件触发模块之间采用了MODBUS作为接口协议，支持MODBUS-RTU标准，进行半双工传送。串口通过PA2、PA3、PA4脚与单片机的16、17、20脚连接，所述串口通过XS2端口的1、2脚与PC机连接。PC机通过串口与硬件控制模块连接，硬件控制模块上的光源触发端口通过电线与闪烁式光源的触发引脚电连接，硬件控制模块上的光谱仪触发端口通过电线与光谱仪的触发引脚电连接。通过串口对相应的触发端口设置电平的高低，电压的高低(0V和5V)，例如把电平拉高到5V，延时10微秒后再把电平拉低到0V，就可以触发闪烁式光源，使闪烁式光源点亮了。光谱仪同理。所述PC机用于设置输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，并发送控制命令给硬件控制模块，所述硬件控制模块用于接收控制命令，并对接收的控制命令进行解析，根据解析结果控制相应的触发端口进行相应的触发操作。PC机中设有控制软件，PC机发送控制命令给硬件控制模块，硬件控制模块接收到命令后，对相应的触发端口进行触发光谱仪的端口，光谱仪开始采集数据，几个微秒后，触发氙灯的引脚，点亮氙灯，PC机读取光谱仪数据。一种闪烁式光源的光谱采集方法，包括权利要求1至4任一所述的闪烁式光源的光谱采集系统，采集方法如下：在控制器中的输入界面中输入闪烁式光源的脉冲触发次数B、光谱仪积分时间及光谱的平均次数N，积分时间一般设置为5～10ms，所述控制器对输入的数据信息进行解析，判断触发闪烁式光源的脉冲次数；如果闪烁式光源的脉冲触发次数B，B≥1，B≤10，则为采集闪烁式光源的光源光谱，所述控制器先根据命令触发光谱仪，并开始统计光谱仪的积分时间，在延时1～10微秒(US)后，一般延时5us，控制器根据触发次数触发闪烁式光源，使闪烁式光源点亮，当达到光谱仪的积分时间后光谱仪停止采集数据，控制器从光谱仪中读取光源光谱数据，完成一个闪烁式光源的光源光谱采集周期，根据一个采集周期内触氙灯发次数调节，触发次数越多，光谱越强。每个闪烁式光源的光源光谱采集周期为T，150ms≤T≤250ms，周期T的单位是ms(毫秒)，根据光谱的平均次数N，所述光谱的平均次数N≥1，≤50，一般平均次数N采用30次，平均次数越多，光谱越稳定。采集N个周期闪烁式光源的光源光谱数据，并将N个周期闪烁式光源的光源光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪烁式光源的光谱采集系统，包括闪烁式光源、光谱仪，其特征在于：还包括控制器，所述控制器的输出端与闪烁式光源输入端电相连，所述控制器的输入、输出端与光谱仪的输入、输出端相连，所述控制器用于根据设置的输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，控制闪烁式光源和光谱仪的同步，并实时有效的获取光谱仪采集的光源光谱和暗光谱数据信息。

【技术特征摘要】
1.一种闪烁式光源的光谱采集系统，包括闪烁式光源、光谱仪，其特征在于：还包括控制器，所述控制器的输出端与闪烁式光源输入端电相连，所述控制器的输入、输出端与光谱仪的输入、输出端相连，所述控制器用于根据设置的输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，控制闪烁式光源和光谱仪的同步，并实时有效的获取光谱仪采集的光源光谱和暗光谱数据信息。2.根据权利要求1所述的一种闪烁式光源的光谱采集系统，其特征在于：所述控制器包括PC机和硬件控制模块，所述PC机的输出端与硬件控制模块的输入端相连，硬件控制模块上的光源触发端口与闪烁式光源的触发引脚电连接，硬件控制模块上的光谱仪触发端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：王菁，甄长飞，
申请(专利权)人：重庆川仪自动化股份有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50