无线式紫外线指数实时监测仪制造技术

本发明专利技术公开一种无线式紫外线指数实时监测仪，包括由肖特基紫外探测器、温度传感器、前置放大电路、模数转换电路、单片机控制电路和无线发射模块组成的紫外线指数测量部分和由无线接收模块、具有双通讯端口的单片机、计算机和显示电路组成的紫外指数数据接收部分，由紫外探测器和温度传感器测量紫外信号和温度信号经前置放大器的放大、Ａ／Ｄ转换电路的模数转换、ＭＣＵ微处理单元的处理后，通过无线发射模块实时输出，再由无线接收模块实时无线接收，经具有双通讯端口的单片机分别输出至计算机和显示电路，进行测量数据的存储和显示。本发明专利技术的无线式紫外线指数实时监测仪具有能直接测量的，能无线传输，误差小，成本低，人力省，并能多点测量的特点。

Wireless ultraviolet index real-time monitor

The invention discloses a wireless ultraviolet index real-time monitor, including Schottky UV detector, temperature sensor, preamplifier circuit, analog-to-digital conversion circuit, the UV index measuring part SCM control circuit and a wireless transmitting module and a wireless receiving module, with dual communication port of the microcontroller, computer and display the UV index data receiving part of the circuit composition, by UV detector and temperature sensor for measuring ultraviolet signal and temperature signal by the pre amplifier, A / D conversion circuit of the analog digital conversion, MCU micro processor unit after the real-time output of the wireless transmitting module, a wireless receiving module real-time wireless receiver, with double communication port the SCM is respectively output to the computer and display circuit, measurement data storage and display. The invention has the advantages of direct measurement, wireless transmission, small error, low cost, labor saving and multi-point measurement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量技术，特别是涉及一种无线式紫外线指数实时监测仪的测量技术。
技术介绍
传统的紫外测量仪器使用滤光片来匹配红斑曲线所带来的一系列问题，如匹配准确性难以控制，使用多种滤光片使体积增大，某些光谱难以滤掉等等问题，导致测量准确性难以保证。而且对测量电路的要求也较高。传统的紫外测量仪器一般测量时需要很长的电缆线，连接测量头和显示器，成本高，费人力，并很难实现分布式多点测量。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能直接测量的，能无线传输，误差小，成本低，人力省，并能多点测量的无线式紫外线指数实时监测仪。为了解决上述技术问题，本专利技术所提供的一种无线式紫外线指数实时监测仪，由紫外线指数测量部分和紫外指数数据接收部分组成，其中，紫外线指数测量部分包括一肖特基紫外探测器，用于采集紫外信号；一温度传感器，用于采集外界温度信号；前置放大电路，分别连接紫外探测器和温度传感器的输出端，用于紫外信号和温度信号的放大； 一模数转换电路，分别连接前置放大电路的紫外信号和温度信号的输出端，用于信号的模数转换；一单片机控制电路，连接模数转换电路的输出端，用于完成数据处理及温度补偿；一无线发射模块，连接单片机控制电路的数据输出端，用于完成当前测量数据的无线输出；紫外指数数据接收部分，用于测量数据的接收、存储和显示；由紫外探测器和温度传感器测量紫外信号和温度信号经前置放大器的放大、A/D转换电路的模数转换、MCU微处理单元的处理后，通过无线发射模块实时输出，再由紫外指数数据接收部分无线接收后，进行测量数据的存储和显示。进一步地，所述紫外指数数据接收部分包括一无线接收模块，用于完成当前测量数据的无线输入；一具有双通讯端口的单片机，连接无线接收模块的数据输出端，一计算机，连接单片机的一通讯端口，用于紫外指数值的记录、存储；一显示电路，连接单片机的一通讯端口，用于紫外线指数和温度的显示。进一步地，所述无线紫外线指数测量仪测量部分的软件程序流程1)初始化；2)放大的温度和紫外线信号进行A/D转换；3)查表进行温度补偿；4)紫外线指数运算并标定；5)发射稳产温度和紫外线指数数据，转向1)。进一步地，所述无线紫外线指数测量仪接收部分的软件程序流程1)初始化；2)判断有无数据发送？无则继续判断；有则转向3)； 3)接收数据；4)经串口送数据到计算机或大屏幕，转向1)。本专利技术提供的无线式紫外线指数实时监测仪的有益效果1)采用光谱响应曲线能够和红斑作用光谱曲线相吻合的GaN的紫外探测器测量紫外线指数，克服了一般传统的紫外测量仪器使用滤光片来匹配红斑曲线所带来的一系列问题，如匹配准确性难以控制，使用多种滤光片使体积增大，某些光谱难以滤掉等等问题，导致测量准确性难以保证。而且降低了对测量电路的要求。实验测得氮化镓材料紫外探测器件光谱响应曲线如图1所示。图中可看出整个光谱响应曲线与红斑作用光谱曲线非常吻合。在波长大于350nm时对紫外响应很小，但此时的红斑曲线加权也很小；在250～320nm波段响应较好，尤其是在280～320nm之间具有较为平滑的响应率，可见光抑制比约为103，在可见光范围内器件是完全截止的，这样的曲线形状非常接近红斑作用光谱曲线，对紫外指数的测量提供了非常有利的条件，使得测量不再需要滤光片，可以进行直接测量，并能够减小误差。2)能够实现紫外线指数测量数据的无线传输，省去了一般测量时需要很长的电缆线的要求，这样节约了成本，节省了人力，并可实现分布式多点测量；利用本专利技术提供的无线式紫外线指数实时监测仪，由于使用与红斑曲线相匹配的GaN紫外肖特基探测器，在测量紫外指数时，可以省去增加滤光片的要求，可方便的直接进行测量。使用这种方法是未来紫外指数测量的方向之一，它在减小仪器的体积，增加仪器可靠性，提高测量的精度等方面都显现了十分突出的优点。同时，便于在紫外气象研究领域进行推广。附图说明图1是肖特基紫外探测器件的光谱响应曲线图；图2是本专利技术实施例的无线式紫外线指数数据测量部分原理框图； 图3是本专利技术实施例的无线式紫外线指数数据接收部分原理框图；图4是本专利技术实施例的无线紫外线指数监测仪头部结构简图；图5是本专利技术实施例的紫外信号采集与放大电路原理图；图6是本专利技术实施例的温度采集与放大模块电路原理图；图7是本专利技术实施例的A/D转换电路原理图；图8是本专利技术实施例测量部分的单片机控制和数据无线发射电路原理图；图9是本专利技术实施例的测量仪发射部分程序流程图；图10是本专利技术实施例的测量仪接收部分程序流程图；图11是本专利技术实施例接收部分的单片机控制和数据接收电路原理图。具体实施例方式以下结合附图说明对本专利技术的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本专利技术，凡是采用本专利技术的相似结构及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。如图2和图3所示，本专利技术实施例所提供的一种无线式紫外线指数实时监测仪由紫外线指数测量部分和紫外指数数据接收部分组成，其中，紫外线指数测量部分包括一肖特基紫外探测器，用于采集紫外信号；一温度传感器，用于采集外界温度信号；前置放大电路，分别连接紫外探测器和温度传感器的输出端，用于紫外信号和温度信号的放大；一模数转换电路，分别连接前置放大电路的紫外信号和温度信号的输出端，用于信号的模数转换；一单片机控制电路，连接模数转换电路的输出端，用于完成数据处理及温度补偿；一无线发射模块，连接单片机控制电路的数据输出端，用于完成当前测量数据的无线输出；紫外指数数据接收部分，用于测量数据的接收、存储和显示；由紫外探测器和温度传感器测量紫外信号和温度信号经前置放大器的放大、A/D转换电路的模数转换、MCU微处理单元的处理后，通过无线发射模块实时输出，再由紫外指数数据接收部分无线接收后，进行测量数据的存储和显示。当无线式紫外线指数实时监测仪工作时，太阳光透过头部(如图4)的半球形的石英玻璃罩1和聚四氟乙烯漫透射板2到达已经定标好的GaN紫外探测器5，紫外探测器由于其可见光和红外光抑制比很高，所以仅接收太阳的紫外辐射，产生微小的光电流；温度传感器同时也测量外界温度的变化。紫外信号和温度信号经前置放大器放大后分别产生两路电信号，其中由于紫外探测器件的光谱响应曲线和红斑曲线相匹配，所以紫外探测器信号经过前置放大器后产生的信号就是相对的紫外指数数据；这时温度信号和紫外探测器信号通过多通道的A/D器件进行模数转换，送入微控制器89C52进行数据处理，当MCU处理单元对这些数字和事先已经定标的紫外指数数据进行比较，并查找相应的温度补偿数据后，就可得到当前的紫外指数值和温度值，然后将数据通过无线发射模块实时输出；数据在经空间传播后，由无线接收模块接收，然后将数据送入具有双通讯端口的单片机DS87C520中，数据通过两个通讯端口分别发送到128×48点阵LED显示屏和计算机，其中显示屏作为可选的配件能够进行紫外线指数和温度的显示，并且还能滚动显示在该紫外线指数等级下，公众相应所应该采取的防晒措施，如搽防晒霜、穿长袖衣服、戴太阳镜、打遮阳伞等，以防止过量的紫外线辐射造成皮肤晒伤；发送到计算机端的数据可由计算机应用软件记录并输入到数据库中。无线式紫外线指数实时监测仪由测量部分和接收部分组成。如图4所示，紫外线指数测量仪的紫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线式紫外线指数实时监测仪，由紫外线指数测量部分和紫外指数数据接收部分组成，其特征在于，紫外线指数测量部分包括：一肖特基紫外探测器，用于采集紫外信号；一温度传感器，用于采集外界温度信号；前置放大电路，分别连接紫外 探测器和温度传感器的输出端，用于紫外信号和温度信号的放大；一模数转换电路，分别连接前置放大电路的紫外信号和温度信号的输出端，用于信号的模数转换；一单片机控制电路，连接模数转换电路的输出端，用于完成数据处理及温度补偿； 一无线发射模块，连接单片机控制电路的数据输出端，用于完成当前测量数据的无线输出；紫外指数数据接收部分，用于测量数据的接收、存储和显示；由紫外探测器和温度传感器测量紫外信号和温度信号经前置放大器的放大、Ａ／Ｄ转换电路的模数转换 、ＭＣＵ微处理单元的处理后，通过无线发射模块实时输出，再由紫外指数数据接收部分无线接收后，进行测量数据的存储和显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄松林，瑚琦，顾铃娟，苏锦文，王勇，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]