一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置，该装置的主控电路板上连接有光电二极管，光电二极管的PD+端经半导体激光器的照射产生反向电流，反向电流转换为功率反馈信号，经过放大电路和电压跟随电路后进入单片机的I/O口；单片机的I/O口输出的数字控制信号经过DAC芯片转换为模拟电压信号，模拟电压信号经过电压跟随电路之后加到NMOS管转换电路上转换为电流信号，NMOS管的源极与半导体激光器的LD‑端连接。通过集成于半导体激光器内部的光电二极管实现对半导体激光器的功率控制，并与传统的温度传感器进行温度控制的方法相结合，提高半导体激光器性能的稳定，从而提高全自动免疫分析仪测量的稳定性。

A device for improving the measurement stability of automatic immune analyzer

【技术实现步骤摘要】
一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置
本技术涉及医疗检测设备
，尤其涉及一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置。
技术介绍
现有技术中，全自动免疫分析仪是一种基于上转换发光技术(UPT)的光电检测仪器，通过对利用上转换发光材料(UCP)作为标记物的免疫层析试纸条上的UCP颗粒的分布状态进行测量、分析与处理，给出样品中目标被检物的浓度。该全自动免疫分析仪，主要用于对人类血清、血浆或其它体液中的被检测物进行定量和定性检测，作为临床诊断的参考依据，主要用于临床检验，生物安全领域。全自动免疫分析仪主要由主机和电源适配器组成，主机由嵌入式主控模块，光学测量模块，显示模块，打印模块组成。全自动免疫分析仪的主要工作原理如下：插入试纸卡到光学测量模块的试纸卡夹上，激光光源点亮，并将固定波长和功率的红外激发光聚焦在试纸卡表面，试纸卡表面的UCP颗粒受到激发，发射出固定波长范围内的可见光，CCD相机对试纸卡发射出的可见光进行采集，并将光信号转换为图像信号。CCD相机采集到的图像信号上传到嵌入式主控模块进行数字图像处理和相应计算后得到试纸卡样本中待测物的浓度值。相较于传统的染料激光器与其他类型的激光器，半导体激光器由于体积小，转换效率高，可覆盖红外波段等优点，而被选作全自动免疫分析仪激光测量模块的激光光源。根据全自动免疫分析仪设计原理，激光器作为功率器件，设计功率为0.5-1W，激光器工作是会伴随发热和温度上升。由于半导体激光器的诸多特性，如中心波长、输出功率、阈值电路及寿命等均与温度相关。对于全自动免疫分析仪的检测效果，需要对光功率和频率精确控制，尤其是激光器的功率与频率的长期稳定性，对产品的检测的精度和稳定性有极大影响，而测量精度和稳定性是仪器的最核心性能指标。而激光器峰值波长会随温度的升高而向长波范围移动，对于红外波长范围约为0.3nm/℃，因此对激光器进行高精度、长期稳定的温度控制至关重要。经过理论计算、实际测量及曲线拟合，可获得激光器温度与功率的映射关系，可近似视为激光器输出功率与温度之间具有线性关系。半导体激光器温度控制系统一般采用热敏电阻、热电偶、热电阻及集成温度传感器作为温度传感器，采用比例-积分-微分控制器(PID)或者其他控制算法对温度进行控制，以半导体制冷片(TEC)作为执行器，通过改变通过半导体制冷片的电流的大小与方向，实现对激光器温度的控制。半导体激光器的运行与驱动电路有密切的关系。静电、高压、浪涌电流以及电网冲击等都会对半导体激光器造成永久性损坏，因此，驱动电路是半导体激光器的重要组成部分。目前，高精度长期稳定的温度控制系统多用模拟电路实现，以运算放大器构成模拟PID控制电路，通过调节阻容值实现比例、微分、积分系数。传统的温度控制方法采用以温度传感器为主要反馈环的单闭环控制方法，控制方法单一，系统响应慢，难以实现温度控制可靠性和稳定性的进一步提升，进而影响仪器的检验精度和可靠性；且以模拟电路实现的驱动电路对静电、高压、浪涌电流以及电网冲击等噪声和干扰更加敏感，不利于控制精度的提高，也容易造成半导体激光器的永久性损坏。因此，需要提供一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置，基于光电二极管的激光器自适应恒定光功率控制和基于集成温度传感器的平衡温度控制的双闭环控制方法，通过集成于半导体激光器内部的光电二极管，实现对半导体激光器的功率控制，并与传统的温度传感器进行温度控制的方法相结合，利用半导体激光器功率与温度之间的关系，实现对半导体激光器的稳定控制。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置，通过集成于半导体激光器内部的光电二极管实现对半导体激光器的功率控制，并与传统的温度传感器进行温度控制的方法相结合，提高半导体激光器性能的稳定。为解决以上技术问题，本技术采用下述技术方案：一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置，该装置包括主控电路板和光源模块，所述光源模块包括依次连接的半导体激光器、铜基板、半导体制冷片、铝合金散热片和风扇，所述半导体激光器、半导体制冷片和风扇通过连接线束与主控电路板连接；所述主控电路板上连接有光电二极管，所述光电二极管的PD+端经半导体激光器的照射产生反向电流，所述反向电流转换为功率反馈信号，经过放大电路和电压跟随电路后进入单片机的I/O口；所述单片机的I/O口输出的数字控制信号经过DAC芯片转换为模拟电压信号，所述模拟电压信号经过电压跟随电路之后加到NMOS管转换电路上转换为电流信号，NMOS管的源极与半导体激光器的LD-端连接，从而控制经过半导体激光器的电流，进而调节半导体激光器的功率。优选地，所述主控电路板上连接有温度传感器，所述温度传感器产生的温度反馈信号以单总线的方式接入单片机的I/O口；所述单片机的I/O口输出的控制信号经过光耦隔离电路和NMOS管开关电路后与风扇连接，控制风扇是否工作；所述单片机的I/O口输出的控制信号经过三极管开关及光耦隔离电路和制冷片驱动电路产生的PWM信号与半导体制冷片连接，控制半导体制冷片的工作模式及输出功率。优选地，所述主控电路板包括5V电压信号和12V电压信号；所述5V电压信号经DC/DC降压电路降为2.5V电压通过连接线束与半导体激光器的LD+端连接，为半导体激光器提供供电电压；所述5V电压信号经过电压基准电路后产生2.9V电压基准信号，与滑动变阻器调压电路、单片机和DAC芯片连接，提供参考电压基准；所述12V电压信号通过连接线束分别与半导体制冷片和风扇连接，为半导体制冷片和风扇提供工作电压。优选地，所述滑动变阻器调压电路产生的分压信号进入单片机的I/O口，用来设定半导体激光器功率的基点。优选地，所述主控电路板上还包括TTL电平信号，所述TTL电平信号经光耦隔离电路后进入单片机的I/O口，通过TTL电平信号的高低控制半导体激光器的启停。利用上述一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置的控制方法的功率控制方法，该控制方法中包括功率反馈子系统、功率控制子系统和功率调节子系统。所述功率反馈子系统，光电二极管的PD+端经半导体激光器的照射产生反向电流，利用半导体激光器光强与功率之间的转换关系以及光电二极管所接收光强与反向电流之间的转换关系，可以将光电二极管PD+端的反向电流转换为功率反馈信号。所述功率调节子系统，经过滑动变阻器调压电路产生的分压信号进入单片机的I/O口，用来设定半导体激光器工作功率的基点，单片机I/O口输出的数字控制信号经过DAC芯片转换为模拟电压信号，所述模拟电压信号经过电压跟随电路之后加到NMOS管转换电路上转换为电流信号，NMOS管的源极与半导体激光器的LD-端连接，从而控制流过半导体激光器的电流，进而调节半导体激光器的功率。所述功率控制子系统，采用光电二极管的闭环控制，采用PID算法对半导体激光器功率进行控制，当半导体激光器功率变化时，光电二极管的功率反馈信号与设定的功率值产生偏差，偏差信号经转换后输入PID环节，通过功率调节子系统，对半导体激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置，其特征在于，该装置包括主控电路板(1)和光源模块(2)，所述光源模块(2)包括依次连接的半导体激光器(21)、铜基板(22)、半导体制冷片(23)、铝合金散热片(24)和风扇(25)，所述半导体激光器(21)、半导体制冷片(23)和风扇(25)通过连接线束(3)与主控电路板(1)连接；/n所述主控电路板(1)上连接有光电二极管，所述光电二极管的PD+端经半导体激光器(21)的照射产生反向电流，所述反向电流转换为功率反馈信号，经过放大电路和电压跟随电路后进入单片机的I/O口；/n所述单片机的I/O口输出的数字控制信号经过DAC芯片转换为模拟电压信号，所述模拟电压信号经过电压跟随电路之后加到NMOS管转换电路上转换为电流信号，NMOS管的源极与半导体激光器(21)的LD-端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置，其特征在于，该装置包括主控电路板(1)和光源模块(2)，所述光源模块(2)包括依次连接的半导体激光器(21)、铜基板(22)、半导体制冷片(23)、铝合金散热片(24)和风扇(25)，所述半导体激光器(21)、半导体制冷片(23)和风扇(25)通过连接线束(3)与主控电路板(1)连接；
所述主控电路板(1)上连接有光电二极管，所述光电二极管的PD+端经半导体激光器(21)的照射产生反向电流，所述反向电流转换为功率反馈信号，经过放大电路和电压跟随电路后进入单片机的I/O口；
所述单片机的I/O口输出的数字控制信号经过DAC芯片转换为模拟电压信号，所述模拟电压信号经过电压跟随电路之后加到NMOS管转换电路上转换为电流信号，NMOS管的源极与半导体激光器(21)的LD-端连接。


2.根据权利要求1所述的一种提高全自动免疫分析仪测量稳定性的装置，其特征在于，所述主控电路板(1)上连接有温度传感器，所述温度传感器产生的温度反馈信号以单总线的方式接入单片机的I/O口；
所述单片机的I/O口输出的控制信号经过光耦隔离电路和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，姚炯辉，李艳召，汪吉杰，刘培植，王富强，武志，
申请(专利权)人：热景廊坊生物技术有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13