【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱分析和测量，具体涉及一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置和方法。
技术介绍
1、随着生物节律机制的发现，人们越来越认识到光的特性对我们的健康和生活质量的重要性。生物节律是指人体内部的生物钟系统，它调控着我们的睡眠、醒觉、心理状态、代谢和行为等方面。近年来的研究表明，光的特定波长和强度可以直接影响生物节律的正常运行。
2、光谱功率分布(spectral power distribution，spd)是指在特定光谱范围内，不同波长的光所携带的能量的分布情况。它是描述光源发出的光的特性的关键参数之一。通过对spd的监测，不仅适用于照明设计和室内照明控制领域，还可以广泛应用于光谱分析、环境监测、医疗诊断等相关领域的需求。具体到照明领域，我们可以优化照明系统的设计，确保光源的波长组成与强度分布符合人体的生物特性，从而提供更健康的照明环境。另一方面，spd对于检测光源质量和照明条件的变化也具有重要意义。光源的质量和性能可能会随着时间的推移而发生变化，例如光源老化、灯泡的寿命、照明系统的稳定性等。通过监测spd，可以及时检测到这些变化，从而及早采取措施修复或更换不良或老化的光源，确保照明系统的性能和质量稳定。
3、现有的spd测量手段包括光谱仪和分光光度计等，光谱仪是一种能够测量光的强度随波长变化的仪器。它使用色散元件(如棱镜或光栅)将入射光分解成不同波长的光，并通过光电探测器测量每个波长上的光强度；分光光度计是一种用于测量光的吸收、透射或反射的仪器。它可以测量不同波长下的光强度，并根据样品的吸收、
技术实现思路
1、为解决上述现有技术所存在的问题，本技术方案提出一种基于多通道光谱传感器的便捷式光谱检测方案，通过由传感器读数判断光源种类，实现传感器读数到光源占空比的映射，可以实时测量待测光源spd，从而设计和调控照明系统以支持人体的生理和心理健康，这对于提高生活质量、促进健康和提升工作学习环境的质量都具有重要意义。
2、具体技术方案如下：
3、第一方面，本技术方案提出了一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置，包括：
4、传感器模块，用于采集待测光源的光谱信息，并将所述光谱信息输出到存储模块和计算模块，所述光谱信息包括所述待测光源在不同占空比下的spd和对应的传感器读数；
5、存储模块，用于存储和写入预设信息，所述光谱信息与所述预设信息构成所述存储模块的映射数据库，所述预设信息包括常用光源在不同占空比下的spd以及对应的传感器读数；
6、判断模块，用于对所述光谱信息进行多分类判断，如果是已知光源，则将所述已知光源的spd和对应的传感器读数输出到计算模块；如果是未知光源，则通过多分类网络判断所述未知光源的成分构成，并将构成光源的spd和对应的传感器读数输出到计算模块中；
7、计算模块，用于构建传感器读数到光源占空比的转化矩阵，并计算所述光源的混光比例，所述混光比例与所述光源光谱相乘叠加获得预测光源；所述混光比例的计算公式为线性多元方程：
8、
9、其中，ri表示待测光源实际第i个通道传感器通道的读数，xj表示存储库第j个光源的混光比例，yij表示存储库中第j个光源第i个通道在100％占空比下的读数；
10、显示模块，用于显示计算模块的计算结果。
11、通过多通道传感器的采样并将传感器读数与事先建立的光谱模型进行比较和匹配，从而拟合处理并计算推导出光源的实际光谱分布，获得预测光谱的spd以及其他参数，高度准确的还原了光源的光谱特性，实现了高效准确的光谱测量。不仅适用于照明设计和室内照明控制领域，还可以广泛应用于光谱分析、环境监测、医疗诊断等相关领域。具有成本低、操作简单、准确可靠的特点，为用户提供了一种高效且可靠的测量光谱的方法。
12、优选的，所述装置还包括通讯模块，用于将所述计算模块的计算结果发送到显示模块。信息可以由设备发送到web服务，也可以通过无线通信的方式直接发送到显示模块，实现光谱数据的实时展示和分析。通过连接到本体配备的显示屏，用户能够直接观察和分析测得的光谱信息，无需依赖外部设备或复杂的数据处理软件。
13、优选的，所述装置还包括供电模块，用于对所述传感器模块供电。
14、优选的，所述未知光源通过互联网搜索或者手动输入写入所述存储模块。方便不断扩充存储模块存储的光源种类和光源信息的数据。
15、第二方面，本技术方案还提出了一种基于多通道光谱传感器的光谱检测方法，包括以下步骤：
16、s1：通过多通道光谱传感器采集待测光源的光谱信息，所述光谱信息包括所述待测光源在不同占空比下的spd和对应的多通道传感器读数；
17、s2：读取和写入所述光谱信息，并与事先存储的预设信息构成映射数据库，所述预设信息包括常用光源在不同占空比下的spd以及对应的多通道传感器读数；
18、s3：判断所述待测光源是否是已知光源，如果是，则构建所述光源在对应光谱下的传感器读数y到所述光源占空比x的转化矩阵，计算所述光源的混光比例，否则进入s4；所述混光比例的计算公式为线性多元方程：
19、
20、其中，ri表示待测光源实际第i个通道传感器通道的读数，xj表示存储库第j个光源的混光比例，yij表示存储库中第j个光源第i个通道在100％占空比下的读数；
21、s4：判断所述光谱信息是未知光源，对所述光源的传感器读数进行分类，并通过多分类网络对所述光源的构成进行分析，匹配所述数据库中存储的不同光源种类对应的传感器读数y和对应光源的占空比x，构建所述对应的传感器读数y到所述对应光源占空比x的转化矩阵，模拟计算所述未知光源的混光比例；
22、s5:读取存储库中光源在100％占空比下的spd与混光比例相乘叠加获得预测光谱；
23、s6：将所述预测光谱发送终端并显示。
24、优选的，混光比例的计算公式还可以是拟合的传感器读数y与占空比x的关系构建的多元多次方程，以减少传感器各通道读数的线性误差；所述多元多次方程是：
25、
26、所述传感器读数y与占空比x的拟合关系公式是：
27、yij＝kijx+bij
28、其中，i表示存储库中的第i个光源，j表示传感器的第j个通道，k表示x轴上的线性截距，b表示y轴上的线性截距。
29、采用该多元多次方程计算可以减少传感器各通道读数的线性误差。
30、优选的，计算所述多元多次方程还包括增加线性约束并使用最小二乘法或遗传算法求方程近似解；所述线性约束法是：
31、
32、采用该方法可以避免方程无解或者求解的占空比不符合实际情况，可增加解的线性限制并使用最小二乘法、遗传算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置，其特征在于，所述装置还包括通讯模块，用于将所述计算模块的计算结果发送到显示模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置，其特征在于，所述装置还包括供电模块，用于对所述传感器模块供电。
4.根据权利要求3所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置，其特征在于，所述未知光源通过互联网搜索或者手动输入写入所述存储模块。
5.一种基于多通道光谱传感器的光谱检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测方法，其特征在于，所述S3步骤中混光比例的计算公式还可以是拟合的传感器读数y与占空比x的关系构建的多元多次方程，以减少传感器各通道读数的线性误差；所述多元多次方程是：
7.根据权利要求6所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测方法，其特征在于，计算所述多元多次方程还包括增加线性约束并使用最小二乘法或遗传算法求方程近似解
8.根据权利要求5所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测方法，其特征在于，所述S4步骤还包括对多分类网络进行训练，以拟合生成的K、B模拟计算各组占空比下模拟混光光源在各通道的传感器读数，
9.一种灯具，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时执行如权利要求5-8任一项所述的检测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置，其特征在于，所述装置还包括通讯模块，用于将所述计算模块的计算结果发送到显示模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置，其特征在于，所述装置还包括供电模块，用于对所述传感器模块供电。
4.根据权利要求3所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测装置，其特征在于，所述未知光源通过互联网搜索或者手动输入写入所述存储模块。
5.一种基于多通道光谱传感器的光谱检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于多通道光谱传感器的光谱检测方法，其特征在于，所述s3步骤中混光比例的计算公式...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴挺竹，姬潇琨，陈浩，林友钦，刘学辉，刘宗源，陈忠，
申请(专利权)人：漳州立达信光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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