一种多探头红外光谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种多探头红外光谱仪，包括系统电源供电电路模块和依次电连接的光谱传感器探头电路模块、ADC采样电路模块、DAC电压输出电路模块；所述系统电源供电电路模块为所述ADC采样电路模块、DAC电压输出电路模块、光谱传感器探头电路模块提供工作电压；所述光谱传感器探头电路模块的组件包括若干并联的光谱传感器探头；所述光谱传感器探头的波段为1550nm～1850nm，且内置MEMS

【技术实现步骤摘要】
一种多探头红外光谱仪


[0001]本专利技术涉及一种红外光谱仪，尤其涉及一种多探头红外光谱仪。

技术介绍

[0002]近红外光谱是介于可见光(Vis)和中红外(MIR)之间的电磁辐射波，美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为780
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2526nm的区域，是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区。近红外光谱区与有机分子中含氢基团(O
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H、N
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H、C
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H)振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息，而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点，因此该技术受到越来越多人的青睐。目前，近红外光谱广泛应用于食品检测、化学成分检测等领域。
[0003]然而，目前针对近红外光线的检测，单个探头在使用的过程中，当待检测成分含量较低时，此时探头的电信号会非常微弱，导致采样时采不出信号。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种多探头红外光谱仪，通过将多个光谱传感器探头并联后与放大电路连接后输出信号，实现将各光谱探头支路上的微弱电流信号叠加后再进行放大，从而使得该光谱仪能够检测含量更低的成分，相较于单探头光谱仪，具有检测精度高、抗干扰能力强等特点。
[0005]一种多探头红外光谱仪，包括系统电源供电电路模块和依次电连接的光谱传感器探头电路模块、ADC采样电路模块、DAC电压输出电路模块；所述系统电源供电电路模块为所述ADC采样电路模块、DAC电压输出电路模块、光谱传感器探头电路模块提供工作电压；所述光谱传感器探头电路模块的组件包括若干并联的光谱传感器探头；所述光谱传感器探头的波段为1550nm～1850nm，且内置MEMS
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FPI(法布里
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珀罗干涉仪)可调谐滤波镜片。该光谱传感器探头可以根据电压的不同来调节传输波长的范围，通过在可调谐滤波片两端施加26V～38V的电压，即可采集到1550nm～1850nm范围内的光谱，相较于目前市面上单一探头的传感器模组能获得干扰更小、精度更高的信号。
[0006]更优的，所述的系统电源供电电路模块采用搭载AP2104B的DC/DC芯片的电路模块和搭载HX3608的DC/DC芯片的电路模块组成；AP2104B的DC/DC芯片电路模块提供恒定的5V输出电压；HX3608的DC/DC芯片电路模块由电流模式PWM控制环路、误差放大器、斜波补偿电路、比较器和功率开关模块组成，提供恒定的15V输出电压。AP2104B此电源芯片是一个具备低噪声、恒定开关频率(400kHz)的电容式电压倍增器。输入2.7至5.5V，产生恒定的5V输出电压，最大输出电流能达到250mA。本电路采用新的电荷泵架构，保证零负载情况下工作在恒定的开关频率，并同时减少输入和输出纹波。该电路具有热保护功能，能承受从VOUT到GND的持续短路。内置的软启动电路能防止启动时产生过大的浪涌电流。HX3608是一款微小型、高效率、升压型DC/DC调整器，电路由电流模式PWM控制环路、误差放大器、斜波补偿电
路、比较器和功率开关等模块组成。该芯片可在较宽负载范围内高效稳定的工作，内置一个4A的功率开关和软启动保护电路。高达93％的转换效率能够高效的延长使用寿命。可以通过调整两个外加电阻来设定输出电压。
[0007]更优的，所述ADC采样电路模块包括采样精密运算放大器和ADC采样芯片；所述采样精密运算放大器包括跨阻放大器和采样同相比例放大器；所述光谱传感器探头电路、跨阻放大器、采样同相比例放大器、ADC采样芯片依次电连接。
[0008]更优的，所述采样精密运算放大器的型号为OPA2192。此芯片是一款具有低失调电压、低输入偏置电流、轨到轨输入/输出的精密运算放大器，使得能够识别到微弱的电信号。
[0009]更优的，所述ADC采样芯片的型号为AD7699。该芯片是一款8通道、16位、电荷再分配逐次逼近型模数转换器，使用串行端口接口(SPI)即可实现配置寄存器的写入和转换结果的接收。
[0010]更优的，所述DAC电压输出电路模块包括DAC输出芯片和输出精密运算放大器；所述输出精密运算放大器包括电压跟随器和输出同相比例放大器；所述ADC采样芯片、DAC输出芯片、电压跟随器和输出同相比例放大器依次电连接。
[0011]更优的，所述电压跟随器的芯片型号为LTC2057；所述输出同相比例放大器的芯片型号为LTC2057HV。LTC2057与LTC2057HV为高电压、低噪声、零漂移运算放大器。LTC2057提供了轨至轨输出摆幅和一个包括v
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电源轨的输入共模范围(v
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0.1v至v+
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1.5v)。除了低失调和低噪声之外，这款放大器还具有一个1.5mhz(典型值)的增益带宽乘积和0.45v/μs(典型值)的摆率。在宽电源范围内提供精准的dc性能，失调电压和1/f噪声受到抑制，因而使得该放大器能实现4μv的最大失调电压和200nvp
‑
p(典型值)的dc至10hz输入噪声电压。ltc2057的自校准电路可实现低失调电压温度漂移(最大值为0.015μv/c)和零时间漂移。
[0012]更优的，所述DAC输出芯片采用AD5541芯片，为低功耗、低毛刺、具有50MHz SPI接口的单电源工作的16位DAC芯片。LTC2057+LTC2057HV配合AD5541实现电压控制精度达到0.05V。此专利技术中，DAC电压输出电路分别控制若干个近红外传感器的可调谐滤波镜片的电压，以达到调节输出波长的范围。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的优选实施例，并不对本专利技术的范围进行限制。附图不按比例(除规定外)，并且旨在结合下面详细描述中的说明来使用。
[0014]图1为本专利技术电路框图；
[0015]图2为本专利技术系统电源供电电路模块原理图；
[0016]图3为本专利技术ADC采样电路模块原理图；
[0017]图4为本专利技术DAC电压输出电路模块原理图；
[0018]图5为本专利技术光谱传感器探头电路模块原理图。
具体实施方式
[0019]为了更好理解本专利技术
技术实现思路
，下面将结合本专利技术中的附图，装置提供具体实施
例，并结合附图对本专利技术做进一步的说明。
[0020]如图1所示，系统电源供电电路为整个系统进行供电，输出5V给ADC芯片和DAC芯片供电，输出15V给电压跟随器和同相比例放大器进行供电。开始工作时，DAC输出一个扫描电压，经过电压跟随器和同相比例放大器进行放大后，此时会产生26V
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35V范围内电压给传感器探头，三路光谱传感器探头进行并联后，此时输出的电流信号经过跨阻放大器、同相比例放大器进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多探头红外光谱仪，其特征在于，包括系统电源供电电路模块和依次电连接的光谱传感器探头电路模块、ADC采样电路模块、DAC电压输出电路模块；所述系统电源供电电路模块为所述ADC采样电路模块、DAC电压输出电路模块、光谱传感器探头电路模块提供工作电压；所述光谱传感器探头电路模块的组件包括若干并联的光谱传感器探头；所述光谱传感器探头的波段为1550nm～1850nm，且内置MEMS
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FPI可调谐滤波镜片。2.根据权利要求1所述的一种多探头红外光谱仪，其特征在于，所述系统电源供电电路模块采用搭载AP2104B的DC/DC芯片的电路模块和搭载HX3608的DC/DC芯片的电路模块组成；AP2104B的DC/DC芯片电路模块提供恒定的5V输出电压；HX3608的DC/DC芯片电路模块由电流模式PWM控制环路、误差放大器、斜波补偿电路、比较器和功率开关模块组成，提供恒定的15V输出电压。3.根据权利要求1或2所述的一种多探头红外光谱仪，其特征在于，所述ADC采样电路模块包括采样精密运算放大器和ADC采...

【专利技术属性】
技术研发人员：符坚，邢青涛，陈汉德，徐佳，宁志强，符智豪，吴锦华，黄修彩，林正玺，
申请(专利权)人：海南聚能科技创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：