一种近红外光谱传感模组制造技术

本实用新型专利技术公开了一种近红外光谱传感模组，包括近红外光源、光谱探测器、光电信号放大模块、光电信号数模转换模块、FPGA信号处理模块、中央控制处理器模块、串口通信模块、电源供电模块；所述电源供电模块为所述传感模组的其他组件供电；所述光谱探测器、光电信号放大模块、光电信号数模转换模块、FPGA信号处理模块、中央控制处理器模块、串口通信模块依次电连接；所述光谱探测器探测的波段范围为1350nm

【技术实现步骤摘要】
一种近红外光谱传感模组


[0001]本技术涉及近红外光谱检测领域，尤其涉及一种近红外光谱传感模组。

技术介绍

[0002]在海南“禁塑”的要求下，在大力推进降解产业的发展过程中，有不少违法分子在暴利诱惑下生产或销售假冒商品，在一次性膜、袋等产品中以不可降解成分冒充可降解成分，且通过人眼及触摸无法识别产品的真伪性，给市场监管带来较大困扰的同时，也直接抑制了真降解产品的市场，影响降解产业的良性发展，阻碍海南“禁塑令”的有效实施。因此，塑料制品的成分检测成为降解产业链中生产、销售、使用及市场监管不可或缺的部分。
[0003]当前，基于光谱的物质成分检测技术主要有两种，分别为红外吸收法和拉曼原理法。其中应用红外吸收法的红外光谱仪有中远红外光谱仪和近红外光谱仪，但是中远红外光谱仪大多为体积较大的台式设备，如傅里叶红外光谱仪，无法使用在便携场景；且其作为通用检测设备，检测的物质种类较多，光谱范围较宽，采集样本数据量大，运算量增大，也会导致检测时间较长。目前也较少有出现针对单一种类物质进行检测的近红外光谱仪。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本技术提供了一种近红外光谱传感模组，可专用于检测塑料这一物质种类，鉴别可降解塑料和不可降解塑料。其具有体积小的特点，尤其适合在便携式近红外光谱仪中使用。
[0005]本技术的一种近红外光谱传感模组，包括近红外光源、光谱探测器、光电信号放大模块、光电信号数模转换模块、FPGA信号处理模块、中央控制处理器模块、串口通信模块、电源供电模块；所述电源供电模块为所述传感模组的其他组件供电；所述光谱探测器、光电信号放大模块、光电信号数模转换模块、FPGA信号处理模块、中央控制处理器模块、串口通信模块依次电连接；所述光谱探测器探测的波段范围为1350nm
‑
1650nm、1550nm
‑
1850nm或1750nm
‑
2150nm。
[0006]现有的红外光谱仪多是用于多种物质种类的检测分析，如塑料、食品、药品、农产品等，这其中也包括近红外光谱仪。近红外光谱主要是反映C
‑
H、O
‑
H、N
‑
H、S
‑
H等化学键的信息，因此检测范围几乎可覆盖所有的有机物和混合物。本技术正是基于近红外光谱的这一特点，根据塑料独有的近红外光谱特征，也就是不同的塑料对近红外光的吸收峰的不同，检测鉴别塑料种类。
[0007]本技术光谱探测器探测的波段范围为1350nm
‑
1650nm、1550nm
‑
1850nm或1750nm
‑
2150nm，这三个窄波段均为塑料的特征波段，采用三个波段中的任何一个波段，均可进行可降解塑料和不可降解塑料的检测鉴别。对于光谱探测器来说，检测的波段范围越宽，探测器的体积也就越大。由于本技术需要应用于便携式光谱仪中，因此要求各模块均为小型化设计。也就是，本技术所使用的光谱探测器体积小，能够检测的波段范围不会很宽，不会出现探测器直接覆盖本技术所选择的三个波段，因此，在选择光谱探测器
时，只要能够覆盖三个波段其中一个波段的探测器均可使用，除此之外，本技术对光谱探测器无其他具体限制，可以根据需求进行更换探测器使用。
[0008]更优的，所述光电信号放大模块通过运算放大器进行光电信号的放大处理，通过滤波电容和RC滤波器进行光电信号的滤波处理。
[0009]更优的，所述滤波电容包括两个串联的滤波电容。
[0010]更优的，所述光电信号数模转换模块的芯片型号为AD7968。
[0011]更优的，所述FPGA信号处理模块的芯片型号为partan7系列。
[0012]更优的，所述中央控制处理器模块采用ARM9系列处理器CPU。
[0013]更优的，所述近红外光谱传感模组还包括光源电源调节模块；所述光源电源调节模块由所述电源供电模块供电；所述光源电源调节模块包括多路电源选择开关和电源发生器；所述中央控制处理器模块将光源电压数字信号输出到所述多路电源选择开关，所述多路电源选择开关根据信号指令选择需要输出的电源电压，并经所述电源发生器将电压信号输出给所述近红外光源用以发出相应照射强度的近红外光。
[0014]在进行检测时，由于不同的塑料会有颜色深浅以及厚度等差别，再加上还有外界光的影响，为了保证检测的准确性，因此需要光源有足够强的照射强度。本技术增设了光源电源调节模块，通过中央控制处理器模块输出光源电压数字信号至光源电源调节模块中的多路电源选择开关，多路电源选择开关根据信号指令选择需要输出的电源电压，使得本技术可以针对待测塑料样品的具体情况调节光源的照射强度。
[0015]本技术的近红外光谱传感模组，通过探测窄波段的近红外光实现对塑料种类的检测与鉴别。由于探测的波段范围窄，采集并处理的样本数据量小，再加上限定了光电信号数模转换模块和FPGA信号处理模块的芯片型号，以及中央控制处理器模块的CPU型号，大幅提高了本技术的检测速度。将本技术的传感模组应用于便携式近红外光谱仪中，可以使得最终的检测时间缩短到3秒以内，实现快速鉴别可降解塑料和不可降解塑料。同时，本技术还具有检测精度高，体积小的特点。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本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技术的优选实施例，并不对本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。
[0017]图1为本技术的结构示意图；
[0018]图2为本技术的光电信号放大模块电路原理图；
[0019]图3为本技术的光电信号数模转换模块芯片原理图；
[0020]图4为本技术的FPGA信号处理模块芯片原理图；
[0021]图5为本技术的中央控制处理器模块CPU原理图。
具体实施方式
[0022]为了更好理解本技术
技术实现思路
，下面将结合本技术中的附图提供具体实施例，并结合附图对本技术做进一步的说明。
[0023]本技术的一种近红外光谱传感模组，如图1所示，包括近红外光源、光谱探测器、光电信号放大模块、光电信号数模转换模块、FPGA信号处理模块、中央控制处理器模块、串口通信模块、电源供电模块；电源供电模块为传感模组的其他组件供电；光谱探测器、光电信号放大模块、光电信号数模转换模块、FPGA信号处理模块、中央控制处理器模块、串口通信模块依次电连接。优选的，近红外光谱传感模组还包括光源电源调节模块；光源电源调节模块由电源供电模块供电；光源电源调节模块包括多路电源选择开关和电源发生器；中央控制处理器模块将光源电压数字信号输出到多路电源选择开关，多路电源选择开关根据信号指令选择需要输出的电源电压，并经电源发生器将电压信号输出给近红外光源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外光谱传感模组，其特征在于，包括近红外光源、光谱探测器、光电信号放大模块、光电信号数模转换模块、FPGA信号处理模块、中央控制处理器模块、串口通信模块、电源供电模块；所述电源供电模块为所述传感模组的其他组件供电；所述光谱探测器、光电信号放大模块、光电信号数模转换模块、FPGA信号处理模块、中央控制处理器模块、串口通信模块依次电连接；所述光谱探测器探测的波段范围为1350nm
‑
1650nm、1550nm
‑
1850nm或1750nm
‑
2150nm。2.根据权利要求1所述的近红外光谱传感模组，其特征在于，所述光电信号放大模块通过运算放大器进行光电信号的放大处理，通过滤波电容和RC滤波器进行光电信号的滤波处理。3.根据权利要求2所述的近红外光谱传感模组，其特征在于，所述滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈汉德，邢青涛，黄俢彩，徐佳，吴锦华，符智豪，林正玺，邓道凯，符琼龙，张琛，
申请(专利权)人：海南禁塑溯源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：