基于光源可定制的光谱增强装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光源可定制的光谱增强的装置和方法，包括控制器模块、可定制光源模块、多光谱检测模块等；可定制光源模块由角度可调制的光轮、不同种类荧光材料和激发光源组合而成；固定激发光源的位置，通过转动光轮改变荧光材料所在位置，使得不同的荧光材料有选择性的被激发输出不同波段的光从而实现光源可定制；可定制光源模块的输出波长与多光谱检测模块的检测特征波长一致，从而达到光谱增强效果。本发明专利技术提出的基于光源可定制的光谱增强的装置具有材料便宜、装置简单、成本低廉等优势，可集成到便携光谱设备中，解决现有光谱设备体积庞大、价格高昂、光路复杂，入射光源较弱等问题。

Customized spectral enhancement device and method based on light source

【技术实现步骤摘要】
基于光源可定制的光谱增强装置和方法
本专利技术涉及光谱分析技术，尤其涉及一种基于光源可定制的光谱增强装置和方法。
技术介绍
光谱信息包含物质丰富的内容，例如水果的外观、成分和含量，随着光谱技术的发展，通过不同物体的特征光谱比对分析得到物质肉眼看不见的性能成为越来越成熟的解决方式，例如光谱分析解决方案。但是，往往环境光中的物体光谱分析得到的信号微弱，杂散光成分较难分辨，光谱系统复杂，造成光谱设备系统复杂，外观体积大，检测结果不准确等问题。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种基于光源可定制的光谱增强装置和方法，实现特定波段光谱增强。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于光源可定制的光谱增强装置，包括控制器模块、可定制光源模块、多光谱检测模块、光谱信息处理模块、算法处理模块、存储模块、通信传输模块和终端显示模块；所述控制器模块的第一输出端连接步进电机模块的输入端；所述步进电机模块的输出端连接可定制光源模块的输入端；所述控制器模块的第二输出端连接多光谱检测模块的输入端，多光谱检测模块的输出端连接光谱信息处理模块的输入端，光谱信息处理模块的输出端连接算法处理模块的输入端，算法处理模块的输出端连接到控制器模块的输入端；所述控制器模块的第三输出端连接通信传输模块的输入端和存储模块的输入端，所述通信传输模块的输出端连接终端显示模块；所述可定制光源模块包括角度可调制的光轮、不同种类荧光材料和激发光源；所述光轮受控于步进电机模块；所述激发光源受控于控制器模块；所述激发光源固定于光轮后方。所述光轮包括光轮基底、多个荧光盘和中心轴；所述多个荧光盘固定于光轮基底上，光轮基底连接中心轴，可绕中心轴转动；所述每个荧光盘根据光谱需要预设不同的荧光材料，根据荧光材料的不同分为不同的荧光盘。进一步地，所述不同荧光材料镶嵌在荧光盘内组成为一个荧光转换单元，多光谱检测模块内嵌于光轮基底中心位置。进一步地，所述荧光材料又称为荧光转换材料，由基质材料和激活剂组成。进一步地，所述通信传输模块包括无线传输方式和有线传输方式。进一步地，所述存储模块包括本地存储和上传云存储。一种基于光源可定制的光谱增强方法，包括步骤：(1)控制器模块启动并触发步进电机模块，步进电机模块驱动光轮转动到指定位置荧光材料处于激发光源正前方，此时可定制光源模块开始工作，输出定制化波长的光源，例如输出626nm波长的激发发射光；(2)控制器模块控制多光谱检测模块采集626nm光源与环境光辅助下的图像，得到多光谱检测模块的626nm波段滤光作用下增强的的图像信息；(3)将图像信息传输到光谱信息处理模块和算法处理模块进行光谱分解和融合处理，选择光谱通道为626nm波长滤光与定制化的荧光材料出射的626nm的激发发射光一致，增强了被携带了检测物的信息的多光谱检测模块的入射光强度；(4)将处理后的数据传输到控制器模块，同时启动通信传输模块和存储模块，存储光谱数据和向终端显示模块传输数据；(5)最终在终端可显示出626nm光谱增强下的图像。进一步地，所述步骤1具体包括：(1)控制器模块控制步进电机模块，触发光轮转动一定的角度至指定装有预设荧光材料的荧光盘处于激发光源的前方；所述荧光盘面积要大于等于激发光源的激光束横截面积；(2)控制器模块向激发光源发送驱动电压，激发光源发出短波光束；(3)短波光束直接作用于指定荧光盘，激发指定荧光盘内荧光材料转换发光；(4)步进电机控制光轮转动不同角度，重复步骤(1)-(3)，可得到不同荧光材料的激发发射光。进一步地，荧光材料转换发光过程，荧光材料中激活剂在受到合适的激发光源例如450nm的蓝光光源发射出的光子1激发之后，激活剂Eu2+中处于能量E1的较低能级的电子会吸收能量而跃迁至与能量E1对应的较高能级，具有能量E2，然后在有限时间内跃迁回低能级，伴随着波长为626nm光子2的发射，所述能量E1与能量E2满足关系：E2＝E1+hυ，其中hυ为辐射光子2的能量，所述荧光转换发光过程中的激发光源与荧光材料选择满足以上能量关系。有益效果：本专利技术光源可定制的光谱增强装置与方法可以运用在需要多波长光辐射源的仪器设备上；可以解决市面上光谱设备系统复杂、集成困难和价格高昂等问题；将一种输入光产生多个输出光，节约了成本，便于量产化产品使用。附图说明图1是本专利技术基于光源可定制的光谱增强的示意图；图2是本专利技术基于光源可定制的光谱增强的原理图；图3是光轮结构图；图4是集成样机装置示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，本专利技术所述的基于光源可定制的光谱增强装置，通过组合可定制光源和多光谱检测模块完成光谱分析中的可定制光源输出和光谱增强过程，解决了市面上光谱设备的光路复杂性和入射光源弱等问题。本专利技术的基于光源可定制的光谱增强装置包括控制器模块、可定制光源模块、多光谱检测模块、光谱信息处理模块、算法处理模块、存储模块、通信传输模块和终端显示模块。控制器模块的第一输出端连接步进电机模块的输入端；所述步进电机模块的输出端连接可定制光源模块的输入端；所述控制器模块的第二输出端连接多光谱检测模块的输入端，多光谱检测模块的输出端连接光谱信息处理模块的输入端，光谱信息处理模块的输出端连接算法处理模块的输入端，算法处理模块的输出端连接到控制器模块的输入端；所述控制器模块的第三输出端连接通信传输模块的输入端和存储模块的输入端，所述通信传输模块的输出端连接终端显示模块；通信传输模块包括蓝牙传输和wifi传输等无线传输方式和有线传输方式。存储模块包括本地存储和上传云存储等存储功能。本专利技术的基于光源可定制的光谱增强方法，包括步骤：(1)控制器模块触发步进电机模块控制可定制光源模块工作，输出定制化波长的光，例如上述5中的626nm波长的激发发射光；(2)控制器模块控制多光谱检测模块采集626nm光源与环境光辅助下的图像，得到多光谱检测模块的例如626nm波段滤光作用下增强的的图像信息；(3)将图像信息传输到光谱信息处理模块和算法处理模块进行光谱分解和融合处理，选择光谱通道为例如626nm波长滤光与定制化的荧光材料出射的例如626nm的激发发射光一致，增强了被携带了检测物的信息的多光谱检测模块的入射光强度；(4)将处理后的数据传输到控制器模块，同时启动通信传输模块和存储模块，存储光谱数据和向终端显示模块传输数据；(5)最终在终端可显示出例如626nm光谱增强下的图像。可定制光源输出定制化波长的具体步骤为：(1)控制器模块控制步进电机模块，触发光轮转动一定的角度至指定装有预设荧光材料的荧光盘处于激发光源的正前方；所述荧光盘面积要大于等于激发光源的激光束横截面积；(2)控制器模块向激发光源发送驱动电压，激发光源发出短波光束；(3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光源可定制的光谱增强装置，其特征在于，包括控制器模块、步进电机模块、可定制光源模块、多光谱检测模块、光谱信息处理模块、算法处理模块、存储模块、通信传输模块和终端显示模块；/n所述控制器模块的第一输出端连接步进电机模块的输入端；所述步进电机模块的输出端连接可定制光源模块的输入端；所述控制器模块的第二输出端连接多光谱检测模块的输入端，多光谱检测模块的输出端连接光谱信息处理模块的输入端，光谱信息处理模块的输出端连接算法处理模块的输入端，算法处理模块的输出端连接到控制器模块的输入端；所述控制器模块的第三输出端连接通信传输模块的输入端和存储模块的输入端，所述通信传输模块的输出端连接终端显示模块；/n所述可定制光源模块包括角度可调制的光轮、不同种类荧光材料和激发光源；所述光轮受控于步进电机模块；所述激发光源受控于控制器模块；所述激发光源固定于光轮后方。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光源可定制的光谱增强装置，其特征在于，包括控制器模块、步进电机模块、可定制光源模块、多光谱检测模块、光谱信息处理模块、算法处理模块、存储模块、通信传输模块和终端显示模块；
所述控制器模块的第一输出端连接步进电机模块的输入端；所述步进电机模块的输出端连接可定制光源模块的输入端；所述控制器模块的第二输出端连接多光谱检测模块的输入端，多光谱检测模块的输出端连接光谱信息处理模块的输入端，光谱信息处理模块的输出端连接算法处理模块的输入端，算法处理模块的输出端连接到控制器模块的输入端；所述控制器模块的第三输出端连接通信传输模块的输入端和存储模块的输入端，所述通信传输模块的输出端连接终端显示模块；
所述可定制光源模块包括角度可调制的光轮、不同种类荧光材料和激发光源；所述光轮受控于步进电机模块；所述激发光源受控于控制器模块；所述激发光源固定于光轮后方。


2.根据权利要求1所述的基于光源可定制的光谱增强装置，其特征在于，所述光轮包括光轮基底、多个荧光盘和中心轴；所述多个荧光盘固定于光轮基底上，光轮基底连接中心轴，可绕中心轴转动；所述每个荧光盘根据光谱需要预设不同的荧光材料，根据荧光材料的不同分为不同的荧光盘；所述荧光盘与荧光材料为荧光转换单元。


3.根据权利要求2所述的基于光源可定制的光谱增强装置，其特征在于，所述光源可定制的实现方式，具体为：
(1)控制器模块控制步进电机模块，触发光轮转动一定的角度至指定装有预设荧光材料的荧光盘处于激发光源的正前方；所述荧光盘面积要大于等于激发光源的激光束横截面积；
(2)控制器模块向激发光源发送驱动电压，激发光源发出短波光束；
(3)短波光束直接作用于指定荧光盘，激发指定荧光盘内荧光材料转换发光；
(4)步进电机控制光轮转动不同角度，重复步骤(1)-(3)，可得到不同荧光材料的激发发射光。


4.根据权利要求3所述的基于光源可定制的光谱增强装置，其特征在于，所述荧光材料包括基质和激活剂，所述基质需要具有稳定的化学性能和对激发源具有良好的吸收，所述激活剂需要具有丰富的能级和优异的发光特性，包括但不限于硼酸盐掺杂铕离子体系((Y,Gd,Ba)BO3:Eu2+)的626nm红色荧光材料体系。


5.根据权利要求4所述的基于光源可定制的光谱增强装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴海燕，曹笈，朱滨，谷雨，
申请(专利权)人：江苏集萃智能传感技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32