一种低功耗近红外光谱传感器制造技术

技术编号:40373137 阅读:7 留言:0更新日期:2024-02-20 22:15
本技术涉及一种低功耗近红外光谱传感器,包括光路结构、高精度宽电压扫描电路、探测器信号处理电路,光路结构包括同侧的低功耗红外光源与探测器。高精度宽电压扫描电路包括高精度DAC电路和电压放大电路;高精度DAC电路采用DAC芯片;电压放大电路包括电压跟随器电路和同相比例放大器电路。探测器信号处理电路包括放大电路、滤波电路和采样电路;放大电路包括IV积分电路和同相比例放大电路;滤波电路包括高频滤波电路、信号跟随器电路以及带通滤波电路;采样电路采用ADC采样电路。本技术的传感器体积小、轻便,有效减小了光路长度,降低信号损失,提高了灵敏度和稳定性,还实现了快速、准确的光谱扫描,提高传感器的分辨率和检测速度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及近红外光谱,特别涉及一种低功耗近红外光谱传感器


技术介绍

1、传统的近红外光谱传感器通常使用大功率激光器来照射样品,然后通过反射或透过样品的光谱信息来进行分析。但是,这种方法需要大量能量和昂贵的设备,而且在实际应用中存在安全隐患和环境污染问题。

2、近年来,低功耗近红外光谱传感器因其无需使用大功率激光器,仅需少量能量即可进行光谱分析,因此备受关注。但是,现有的低功耗近红外光谱传感器在信号处理、光路结构设计等方面仍存在不足之处。


技术实现思路

1、鉴于此,本技术提供一种低功耗近红外光谱传感器,设计光路结构采用反射+透射的光接收方式,在尽可能使传感器的体积更小、更轻便的同时,还可以有效减小光路长度,降低信号损失,提高传感器的灵敏度和稳定性,还可以实现快速、准确的光谱扫描,提高传感器的分辨率和检测速度。

2、一种低功耗近红外光谱传感器,包括光路结构、高精度宽电压扫描电路、探测器信号处理电路,所述光路结构包括同侧的低功耗红外光源与探测器,所述高精度宽电压扫描电路包括高精度dac电路和电压放大电路;所述高精度dac电路采用具有低功耗、低毛刺以及高速spi接口单电源的dac芯片;所述电压放大电路包括电压跟随器电路和同相比例放大器电路,均采用高电压、低噪声、零漂移的运算放大器,使其可在宽电源范围内提供精准的dc性能。可以实现快速、准确的光谱扫描,提高传感器的分辨率和检测速度。

3、更优的,所述探测器信号处理电路包括放大电路,滤波电路和采样电路;所述放大电路包括iv积分电路和同相比例放大电路,采用低失调电压、低输入偏置电流、轨到轨输入/输出精密运算放大器;所述滤波电路包括高频滤波电路、信号跟随器电路以及带通滤波电路;所述采样电路采用低功耗、吞吐速率高、无失码的16位分辨率adc采样芯片。探测器输出的电流信号通过所述iv积分电路将其转换为电压信号,通过所述高频滤波电路将其信号中参杂的高频噪声滤除,再通过所述信号跟随电路进行缓冲处理,缓冲处理后的信号通过所述带通滤波电路将其非中心频率的噪声信号滤除,此时输出的电压信号为微弱的电压信号,再将其通过所述同相比例放大电路放大至合适adc采集的电压,最后处理器通过高速spi与adc采样芯片通讯并将其采集的电压型号返回至处理器进行处理。对探测器输出的信号进行放大、滤波、去噪等处理,提高传感器的信噪比和分辨率。

4、更优的,所述光路结构还包括光漫反射板,所述光漫反射板位于所述低功耗红外光源和探测器的另一侧,所述探测器入射角小于0.09度。将待测样品置于两侧中间,光源发出光信号照射在待测样品上。此设计可将衍射的损失降低到几乎可以忽略的程度,所述光漫反射板反射率为90%以上。

5、与现有技术相比,本技术达到的有益效果是:光路结构采用低功耗红外光源与探测器同一侧,光漫反射板另一侧的设计,采用了反射+透射的光接收方式,在尽可能使传感器的体积更小、更轻便的同时,还可以有效减小光路长度,降低信号损失,提高传感器的灵敏度和稳定性;实现了快速、准确的光谱扫描,提高传感器的分辨率和检测速度;对探测器输出的信号进行放大、滤波、去噪等处理,提高了传感器的信噪比和分辨率。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种低功耗近红外光谱传感器,其特征在于:包括光路结构、高精度宽电压扫描电路、探测器信号处理电路,所述光路结构包括同侧的低功耗红外光源与探测器;所述高精度宽电压扫描电路包括高精度DAC电路和电压放大电路;所述高精度DAC电路采用具有低功耗、低毛刺以及高速SPI接口单电源的DAC芯片;所述电压放大电路包括电压跟随器电路和同相比例放大器电路,均采用高电压、低噪声、零漂移的运算放大器。

2.根据权利要求1所述的低功耗近红外光谱传感器,其特征在于:所述探测器信号处理电路包括放大电路,滤波电路和采样电路;所述放大电路包括IV积分电路和同相比例放大电路,采用低失调电压、低输入偏置电流、轨到轨输入/输出精密运算放大器;所述滤波电路包括高频滤波电路、信号跟随器电路以及带通滤波电路;所述采样电路采用低功耗、吞吐速率高、无失码的16位分辨率ADC采样芯片。

3.根据权利要求1所述的低功耗近红外光谱传感器,其特征在于:所述光路结构还包括光漫反射板,所述光漫反射板位于所述低功耗红外光源和探测器的另一侧,所述探测器入射角小于0.09度。

【技术特征摘要】

1.一种低功耗近红外光谱传感器,其特征在于:包括光路结构、高精度宽电压扫描电路、探测器信号处理电路,所述光路结构包括同侧的低功耗红外光源与探测器;所述高精度宽电压扫描电路包括高精度dac电路和电压放大电路;所述高精度dac电路采用具有低功耗、低毛刺以及高速spi接口单电源的dac芯片;所述电压放大电路包括电压跟随器电路和同相比例放大器电路,均采用高电压、低噪声、零漂移的运算放大器。

2.根据权利要求1所述的低功耗近红外光谱传感器,其特征在于:所述探测器信号处理...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴锦华陈汉德黄俢彩符智豪符琼龙邓道凯林正玺张琛
申请(专利权)人:海南聚能科技创新研究院有限公司
类型:新型
国别省市:

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