一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置，其目的是用以克服现有技术中结构集成度低、大数据量数据处理速度慢以及传输速率低的问题。该装置包括下层结构箱以及上层结构箱；下层结构箱内设置数据采集电路以及微型工控机；数据采集电路与微型工控机采用USB3.0接口电连接；下层结构箱侧壁上设置有电机控制信号接口以及激光器控制信号接口；上层结构箱底部设置激光器供电模块、红外制冷机供电模块、前置放大器、前置放大器供电模块、激光探测器供电模块、电机控制器供电模块以及微型工控机供电模块；上层结构箱侧壁上设置供电输入输出接口、开关控制接口、红外干涉信号输入接口以及激光干涉信号输入接口。

A Data Acquisition Device Based on FTIR Spectrometer

The invention relates to a data acquisition device based on FTIR spectrometer, which aims to overcome the problems of low structure integration, slow data processing speed and low transmission rate in the prior art. The device consists of a lower structure box and an upper structure box; a data acquisition circuit and a micro industrial computer are set up in the lower structure box; a data acquisition circuit is electrically connected with a micro industrial computer by USB3.0 interface; an electric motor control signal interface and a laser control signal interface are set on the side wall of the lower structure box; and a laser power supply module and an infrared refrigerator are set on the bottom of the upper structure box. Electrical module, preamplifier, preamplifier power supply module, laser detector power supply module, motor controller power supply module and micro industrial computer power supply module; upper structure box side wall set up power supply input and output interface, switch control interface, infrared interference signal input interface and laser interference signal input interface.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置
本专利技术属于光学成像
，具体涉及一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置。
技术介绍
傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术具有光通量大、光谱分辨率高、和高信噪比等显著优点，已经成为气体环境监测的重要技术，加上可靠的电路数据采集和处理系统，能够实现实时、在线和快速地对气体环境进行监测。现有技术中也公开了多种FTIR测量系统，例如：中国专利，申请号：201220094007.0，公开了一种基于FTIR原理的多组分气体监测装置，该装置包括电源管理模块，FTIR红外取样装置，基于DSP的数据采集处理分析模块和实时控制分析模块。具有高效、精确的优点并能实现自动连续控制。中国专利，申请号：201510498674.3，公开了一种基于伴热池的烟气高精度的FTIR在线测量系统，其包括采样探头、伴热管、伴热池、探测器、傅立叶变换红外光谱仪、内插采集卡的PC机等，该系统的有益效果是将伴热式池和FTIR技术结合起来，应用到烟气多组分气体测量系统中。中国专利，申请号：201010219761.8，公开了一种便携式可移动多组分气体分析仪，包括中红外多组分气体分析仪和可移动分析模块。可移动分析模块包括:与中红外多组分气体分析仪集成在一起的微型计算机、装于微型计算机上的无线上网卡、接入互联网的便携计算机；该微型计算机装有光谱分析软件、交互DLL程序和因特网服务程序。但是以上三个专利公开的FTIR测量系统存在的问题：1、第一个专利技术中，采用基于DSP的数据采集分析模块，受工作主频和硬件资源的限制，难以实现大数据量的高速处理。2、第二个专利技术中，数据采集采用的是内插采集卡的PC机，内插采集卡的PC机的体积通常比较大，数据采集系统集成度不高；3、第三个专利技术中，可移动分析模块采用的微型计算机，并且微型计算机采用无线网卡，传输速率较低；4、上述三个FTIR测量系统种的数据采集装置均不能适用在无人机、无人车等无人设备中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置，用以克服现有技术中结构集成度低、大数据量数据处理速度慢以及传输速率低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术解决方案是：一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置，其特殊之处在于：包括下层结构箱以及上层结构箱；下层结构箱内设置数据采集电路以及微型工控机；所述数据采集电路与微型工控机采用USB3.0接口电连接；下层结构箱侧壁上设置有电机控制信号接口以及激光器控制信号接口；上层结构箱底部设置激光器供电模块、红外制冷机供电模块、前置放大器、前置放大器供电模块、激光探测器供电模块、电机控制器供电模块以及微型工控机供电模块；上层结构箱底部对应所述数据采集电路的位置开设有一缺口；上层结构箱侧壁上设置供电输入输出接口、开关控制接口、红外干涉信号输入接口以及激光干涉信号输入接口；外部电源依次通过供电输入输出接口、开关控制接口分别与前置放大器供电模块、数据采集电路、微型工控机供电模块、激光探测器供电模块、红外制冷机供电模块、激光器供电模块以及电机控制器供电模块连接。进一步地，上述数据采集电路包括滤波调理电路、A/D转换电路、数据传输电路以及FPGA芯片；所述滤波调理电路通过A/D转换电路与数据传输电路电连接；所述FPGA芯片分别与A/D转换电路、数据传输电路电连接。进一步地，上述滤波调理电路包括低通滤波电路、高通滤波电路以及放大偏置电路。进一步地，上述A/D转换电路是由具有两个通道的A/D转换芯片构成。进一步地，上述的数据传输电路采用USB3.0接口。进一步地，上述激光探测器供电模块用于将28V电压转化为±15V；电机控制器供电模块用于将28V电压转化为24V；微型工控机供电模块用于将28V电压转化为19.5V；前置放大器供电模块用于将28V电压转化为±15V；红外制冷机供电模块、激光器供电模块用于将28V电压转化为12V。进一步地，所述供电输入输出接口为5个，开关控制接口为8个。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用上下层箱体结构，将数据采集电路、微型工控机、前置放大器以及多个供电模块进行集成使得FTIR光谱仪的数据采集装置具有小型化、结构紧凑、大数据量数据处理速度快的优点，并且该装置能够适合用于无人机、无人车等无人设备中，拓宽了数据采集装置的适用范围。2、本专利技术利用USB3.0接口对数据采集电路、微型工控机进行连接，降低了应用数据采集卡的成本，同时提高了数据传输率和接口的通用性。3、本专利技术采用上下分层的箱体结构，将数据处理部分和供电部分进行了物理隔离，降低了电磁波对干涉信号以及数据采集、传输和处理过程的干扰。附图说明图1是实施例中下层结构箱的结构示意图；图2是实施例中下层结构箱和上层结构箱组装后的结构示意图；图3是本专利技术电路结构框图；图4是本专利技术中数据采集电路的结构框图。图中，1-数据采集电路；2-微型工控机；3-下层结构箱；4-激光器供电模块；5-红外制冷机供电模块；6-前置放大器；7-前置放大器供电模块；8-供电输入输出接口；9-激光探测器供电模块；10-电机控制器供电模块；11-微型工控机供电模块；12-上层结构箱；13-电机控制信号接口；14-激光器控制信号接口；15-云台控制信号接口；16-开关控制接口；17-红外干涉信号输入接口；18-激光干涉信号输入接口；19-缺口。具体实施方式基本结构本专利技术提出了一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置，其采用上下层箱体结构，将数据采集电路和微型工控机集成在下层箱体内，将前置放大器以及各供电模块集成在上层箱体中，并且采用USB3.0接口对数据采集电路、微型工控机进行连接。该装置不仅集成度高，结构紧凑并且数据传输速度快。下面结合附图和实施例对本专利技术的结构加以详细说明：实施例如图1和2所示，一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置，包括上层结构箱以及下层结构箱；下层结构箱3内设置数据采集电路1以及微型工控机2(本例中微型工控机采用基于Windows的微型工控机，其具有大数据量处理速度快的特性)；数据采集电路1与微型工控机2采用USB3.0接口电连接；如图4所示，数据采集电路1包括滤波调理电路、A/D转换电路、数据传输电路以及FPGA芯片；滤波调理电路通过A/D转换电路和数据传输电路连接；FPGA芯片分别与A/D转换电路、数据传输电路电连接。滤波调理电路包括低通滤波电路、高通滤波电路以及放大偏置电路。A/D转换电路是由具有两个通道的A/D转换芯片构成。数据传输电路采用USB3.0接口。微型工控机2用于对完成数据处理并且需对电机控制器、激光控制器和云台控制器进行控制。下层结构箱3侧壁上设置有电机控制信号接口13以及激光器控制信号接口14以及云台控制器15；上层结构箱12底部设置激光器供电模块4、红外制冷机供电模块5、前置放大器6、前置放大器供电模块7、激光探测器供电模块9、电机控制器供电模块10以及微型工控机供电模块11；其中，激光器供电模块4用于将28V电压转化为±15V；电机控制器供电模块10用于将28V电压转化为24V；微型工控机供电模块11用于将28V电压转化为19.5V；前置放大器供电模块7用于将28V电压转化为±15V；红外制冷机供电模块5、激光器供电模块4用于将28V电压转化为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置，其特征在于：包括下层结构箱(3)以及上层结构箱(12)；下层结构箱(3)内设置数据采集电路(1)以及微型工控机(2)；所述数据采集电路(1)与微型工控机(2)采用USB3.0接口电连接；下层结构箱(3)侧壁上设置有电机控制信号接口(13)以及激光器控制信号接口(14)；上层结构箱(12)底部设置激光器供电模块(4)、红外制冷机供电模块(5)、前置放大器(6)、前置放大器供电模块(7)、激光探测器供电模块(9)、电机控制器供电模块(10)以及微型工控机供电模块(11)；上层结构箱(12)底部对应所述数据采集电路(1)的位置开设有一缺口(19)；上层结构箱(12)侧壁上设置供电输入输出接口(8)、开关控制接口(16)、红外干涉信号输入接口(17)以及激光干涉信号输入接口(18)；外部电源依次通过供电输入输出接口(8)、开关控制接口(16)分别与前置放大器供电模块(7)、数据采集电路(1)、微型工控机供电模块(11)、激光探测器供电模块(9)、红外制冷机供电模块(5)、激光器供电模块(4)以及电机控制器供电模块(10)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于FTIR光谱仪的数据采集装置，其特征在于：包括下层结构箱(3)以及上层结构箱(12)；下层结构箱(3)内设置数据采集电路(1)以及微型工控机(2)；所述数据采集电路(1)与微型工控机(2)采用USB3.0接口电连接；下层结构箱(3)侧壁上设置有电机控制信号接口(13)以及激光器控制信号接口(14)；上层结构箱(12)底部设置激光器供电模块(4)、红外制冷机供电模块(5)、前置放大器(6)、前置放大器供电模块(7)、激光探测器供电模块(9)、电机控制器供电模块(10)以及微型工控机供电模块(11)；上层结构箱(12)底部对应所述数据采集电路(1)的位置开设有一缺口(19)；上层结构箱(12)侧壁上设置供电输入输出接口(8)、开关控制接口(16)、红外干涉信号输入接口(17)以及激光干涉信号输入接口(18)；外部电源依次通过供电输入输出接口(8)、开关控制接口(16)分别与前置放大器供电模块(7)、数据采集电路(1)、微型工控机供电模块(11)、激光探测器供电模块(9)、红外制冷机供电模块(5)、激光器供电模块(4)以及电机控制器供电模块(10)连接。2.根据权利要求1所述的基于FTIR光谱仪的数据采集装置，其特征在于：所述下层结构箱侧壁上还设置有云台控制信号接口。3.根据权利要求2所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏，魏儒义，王飞橙，严强强，陈莎莎，王鹏冲，胡炳樑，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61