[發明專利]時間分辨熒光光譜測硼儀控制單元及應用其的測硼方法有效

申請號：	201110045231.0	申請日：	2011-02-24
公開（公告）號：	CN102650596A	公開（公告）日：	2012-08-29
發明（設計）人：	石春;儲著林;呂飛;吳剛;秦琳琳;凌青	申請（專利權）人：	中國科學技術大學
主分類號：	G01N21/64	分類號：	G01N21/64;G05B19/042
代理公司：	北京集佳知識產權代理有限公司 11227	代理人：	逯長明;王寶筠
地址：	230026***	國省代碼：	安徽;34
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摘要：
搜索關鍵詞：	時間分辨熒光光譜測硼儀控制單元應用方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及元素測量技術領域，特別涉及一種時間分辨熒光光譜測硼儀控制單元及應用其的測硼方法。

背景技術

硼元素含量的準確測量在生物、環境、地質和工業領域有著廣泛的實際應用價值。例如，硼是植物生長中的必需元素，但不同植物或者同一種植物在不同發育階段對硼的需求有差異。因此及時測定植物中硼的含量，采取合理的增硼脫硼措施對實現農業豐收具有重要意義。并且硼在人類飲食中的供給正受到廣泛的關注，因此物質中微量硼的準確測定需求也越來越高。

熒光光譜測量技術具有靈敏度高、準確度高、應用廣泛、操作簡單等特點，適用于微量元素的測量。下面介紹熒光光譜測量的工作原理。參見圖1，該圖為現有技術中時間分辨熒光光譜測量硼含量的結構圖。

由于熒光信號的強度和光源信號的強度成正比，即同樣濃度的物質在不同強度的激發光源下，產生的熒光強度也不同。所以必須測量激發光和熒光才能測出物質的濃度。因此，時間分辨熒光光譜測硼儀使用雙通道采集，其中一個通道采集脈沖光源發出的激發光信號，另一個通道采集硼元素發出的熒光信號。

脈沖光源101(脈沖氙燈)依次經過濾光片102單色、分束鏡103分光后，主要部分經石英透鏡104聚焦，進入裝有樣品的樣品池105，激發樣品產生熒光；分束鏡103分出的一小部分光由光電池110接收，用以記錄激發光強度。樣品產生的熒光經透鏡106聚焦進入單色器107，由光電倍增管108接收，經控制單元109處理后將采集的數據上傳到PC機111，從而獲得樣品的熒光衰減曲線，測量熒光壽命來獲得硼元素的含量。

由于硼元素的熒光信號非常微弱，并且硼元素的熒光生命周期短，因此需要精度和速度很高的控制單元才能夠精確測量物質中硼元素的含量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種時間分辨熒光光譜測硼儀控制單元及應用其的測硼方法，能夠精確測量硼元素的含量。

本發明提供一種時間分辨熒光光譜測硼儀控制單元，包括：DSP、PWM信號調理電路、數模轉換模塊、模擬量濾波放大電路、模數轉換模塊、存儲器知FPGA；

DSP，用于控制事件管理模塊輸出PWM信號；

PWM信號調理電路，用于將所述PWM信號進行調理后通過PWM輸出接口輸出PWM信號給脈沖光源，所述PWM信號用于啟動脈沖光源發出激發光并控制激發光的閃爍頻率；

DSP還用于通過第一IO端口發送用于控制光電倍增管的數字控制信號和用于控制脈沖光源的數字控制信號給數模轉換模塊；

數模轉換模塊，用于將兩個所述數字控制信號分別轉換為模擬信號后發送給對應的所述脈沖光源和所述光電倍增管；

模擬量濾波放大電路，用于通過模擬量輸入接口接收光電倍增管發送的熒光信號和光電池發送的激發光信號，對所述熒光信號和激發光信號進行濾波和兩級放大，并將放大后的熒光信號和激發光信號發送給模數轉換模塊；

模數轉換模塊，用于將放大后的熒光信號和激發光信號進行模數處理，將數字熒光信號和數字激發光信號發送給FPGA；

FPGA，用于為模數轉換器提供工作時鐘，并控制模數轉換器的啟停，將模數轉換器輸出的數據緩存在FPGA的FIFO中，并將FIFO中的數據在存儲于存儲器中；

DSP，用于判斷激發光是否穩定，待激發光穩定后，從存儲器中讀取采樣數據，并對采樣數據進行處理后發送給PC機。