[實用新型]快速探測寬譜面光譜的裝置

無效

• 申請號: 200720097043.1
• 申請日: 2007-08-10
• 公開（公告）號: CN201069387Y
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 王慶有
• 申請（專利權）人: 天津市耀輝光電技術有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明屬于光柵攝譜儀快速探測寬譜面光譜的技術，應用該項發明能夠使常規光柵攝譜儀升級為三維顯示方式的快速探測寬譜面的光柵攝譜儀器。

背景技術

目前，國內生產的各種型號光柵攝譜儀的共同特點是用感光膠片攝取譜面上的光譜，曝光后再經過沖洗才能獲得譜面的光譜。沖洗出來的光譜圖還必須進行譜圖分析，實在耽誤時間，沖洗過程中因時間的掌握與控制、藥液的濃度、溫度控制與熟練程度等原因不可避免地對光譜強度或圖像灰度的控制不可能具有很高的重復性，影響光譜強度的測量；另外由于感光膠片的感光度和感光響應的線性均存在誤差，不可能準確反映實際的即時光譜，因此，直接影響光譜分析的質量和效率。盡管以線陣CCD為光電傳感器的多通道光譜探測器基本能夠解決上述問題，但是，線陣CCD的幾何尺寸太小，不會超過50mm，而攝譜儀譜面很寬，一般為240mm，因而單個線陣CCD多通道光譜探測器不能滿足寬譜面光譜探測的要求。

發明內容

為加快光譜探測與分析的速度，準確、及時采集寬范圍的光譜，提升光柵攝譜儀的先進性和科學性而提出此發明。此項發明的實施必將有利于光柵攝譜儀在物質成分的分析方面提供更為科學的數字化三維數據顯示的信息資料。

本發明的快速探測寬譜面光譜的裝置，包括：CCD探測板1，A/D轉換板2，計算機數據采集接口電路板3，與光柵攝譜儀連接殼體4，與攝譜儀連接口5，與計算機的接口6和電源接口7；其中，在光柵攝譜儀的譜面位置安裝8個線陣CCD器件拼接組成的寬波長范圍光譜探測器1，它輸出的多路信號直接送到裝在其后的并行A/D轉換板2上進行模數轉換，并將轉換的數據存于板內的靜態存儲器中，裝在A/D轉換板2后面的電路板為計算機數據采集接口電路板3，計算機數據采集接口電路板3在計算機軟件控制下將存于轉換板2靜態存儲器中的多路數據通過與計算機接口6與USB數據線送入計算機內存。

所述的8個線陣CCD器件拼接組成寬波長范圍的光譜探測器1安裝在與光柵攝譜儀連接的殼體4內。光柵攝譜儀連接的殼體4上設計有4個斜坡結構的光柵攝譜儀連接的接口5，光柵攝譜儀上的旋轉緊固旋紐，恰好能夠使光譜探測器1牢固地連接到光柵攝譜儀上，并保證攝譜儀的譜面準確地成像于多個線陣CCD器件的光敏面上。

所述的光柵攝譜儀連接的殼體4上安裝有兩個接口，一個為與計算機相連接的USB2.0接口6，另一個為電源接口7，通過接口7向光譜探測器提供所用的電源，通過接口6將計算機軟件的控制命令送入光譜探測器，并將光譜探測器采集到的光譜數據送入計算機內存。

多個線陣CCD在同步驅動器的作用下并行輸出所探測的光譜信號，采用多路同步并行A/D轉換器進行同步并行轉換使探測譜面寬度為240mm的時間僅為一個線陣CCD信號的輸出時間，例如發明裝置采用8只線陣CCD傳感器并行數據采集的時間要比用一個線陣CCD傳感器探測240mm寬的譜面至少要進行8次旋轉光柵和采集8次線陣CCD傳感器的輸出信號，所花費的時間遠遠大于專利方案所用時間的8倍。另外，掃描方式不可能像感光膠片那樣獲得同一時刻整個譜面上的光譜，而本發明的光譜探測裝置不但能夠像感光膠片那樣獲得同一時刻整個譜面上的光譜，還能夠在最短時間內得到整個譜面上的各個光譜數據，這是膠片方式無法比擬的優點。

同步并行轉換方法的實施方案為：由同步邏輯控制器產生控制各路A/D轉換器件(51～58)均按線陣CCD驅動器的行同步與像元同步脈沖進行啟動、轉換與存儲，由于光譜采集的特點是采集時間較轉換時間長，而計算機傳輸數據的時間很短。因此，在線陣CCD的一行光積分時間內完全可以將同步轉換的數據送到計算機內存。即整個數據采集過程能夠在一個光積分時間內完成。

本發明提供的技術不僅含有線陣CCD器件按機械拼接方式實現無縫拼接的技術、多路并行數據采集的技術還包括以三維空間圖像顯示方式顯示所采光譜的技術。不僅加快探測速度，而且能夠探測不同時間段光譜的變化和同一時刻譜面各光譜的強度。這對動態分析物質成分的變化過程具有非常重要的意義。

附圖說明

圖1：快速三維光譜探測器結構圖；

圖2：光譜探測板圖；

圖3：多路A/D數據采集板；

圖4：USB接口板。