[發明專利]基于量子效應光電探測器的便攜式光譜快速檢測儀

有效

• 申請號: 201410356412.9
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104165692B
• 公開（公告）日: 2016-09-14
• 發明（設計）人: 郭方敏;鄭厚植;沈建華;陳布雨
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

技術領域

本發明涉及光譜檢測技術領域，具體地說是一種基于量子效應光電探測器的便攜式生物光譜快速檢測儀。

背景技術

光譜儀器是用來研究和分析物質的光譜的裝置，它的基本功能是測定所研宄的物質吸收、發射、散射或者受激發射的光譜組成，包括它的波長和強度等。光譜技術利用光線在被測樣品內部的吸收、反射及散射特征來實現對樣品參數的檢測，被廣泛應用于環境監測、生物醫學、科技農業、軍事分析以及工業流程監控等領域，特別是食品安全、環境和生物監測等大量民用光譜儀的需求正在不斷增長。

隨著，高效低廉的光學元件及線性陣列檢測器件的出現和計算機技術的發展，二元光學等微制造技術的發展使光譜儀器從20世紀90年代初期逐漸擺脫了實驗室的局限，向智能化、微型化和集成化方向發展。光譜技術的應用延展到實驗室之外的更加廣闊的領域，如環保、野外、現場檢測、星載分析檢測等，要求儀器牢固耐振，小型化和輕量化。

目前，便攜式光譜儀都采用硅材料CCD或CMOS陣列探測器，由于硅的帶隙1.1eV，導致其響應范圍在可見光范圍及其附近，后端的數據處理必須要連接電腦才能顯示，使得光電接收器件與后端驅動電路及數據采集與處理系統實現模塊化和集成化，結構不緊湊，抗振動、抗環境溫度壓力變化性能較差，尤其不能滿足智能化、小型化和輕量化發展的需要。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而設計的一種基于量子效應光電探測器的便攜式光譜快速檢測儀，采用量子效應光電探測和數據傳輸模塊，使光電接收器件與后端驅動電路及數據采集與處理系統實現數字化、模塊化和系統自動化，進一步拓寬了光譜的工作范圍，提高了測量精度、靈敏度和速度，結構緊湊，抗振動、抗環境溫度壓力變化性能好，尤其滿足了環保、野外、現場檢測以及星載分析檢測的智能化、小型化和輕量化的需求。?

本發明的目的是這樣實現的：一種基于量子效應光電探測器的便攜式光譜快速檢測儀，其特點是該光譜快速檢測儀由光纖探頭、光纖稱合器、量子效應光電探測器、前端放大電路、A/D轉換器、FIFO存儲器、微控制器和時序驅動電路組成，所述量子效應光電探測器對接讀出電路；所述時序驅動電路為讀出電路、A/D轉換器和FIFO存儲器提供CPLD時序驅動；所述微控制器為設有WiFi模塊和USB接口的MCU主控芯片；所述光纖稱合器將光纖探頭導入的待測光以不同波長的光分散投射到量子效應光電探測器進行光電信號的轉換，由讀出電路將讀出的電信號輸入前端放大電路，經放大的電信號由A/D轉換器轉換成數字信號后輸入FIFO存儲器，FIFO存儲器在時序驅動電路和微控制器協同下將數字信號存儲到靜態RAM，由存儲器連接的微控制器通過USB接口或WiFi模塊將數據傳輸到LCD顯示器或無線收發模塊進行終端處理。

所述量子效應光電探測器為1′64元量子阱-量子點光電探測陣列。?

本發明與現有技術相比具有模塊化、智能化，進一步拓寬了光譜的工作范圍，提高了測量精度、靈敏度和速度，結構緊湊，抗振動、抗環境溫度壓力變化性能好，尤其滿足了環保、野外、現場檢測以及星載分析檢測的集成化、小型化和輕量化的需求。?

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

具體實施方式??

參閱附圖1，本發明由光纖探頭1、光纖稱合器2、量子效應光電探測器3、讀出電路4前端放大電路5、A/D轉換器6、FIFO存儲器7、微控制器8、LCD顯示器或無線收發模塊9和時序驅動電路10組成。所述量子效應光電探測器3為高靈敏度1′64元量子阱-量子點光電探測陣列對接讀出電路4；所述A/D轉換器6采用LTC1608?16位AD轉換芯片，其工作電壓為+/-6V，內置高性能采樣保持器和基準電壓源；所述FIFO存儲器7采用靜態的RAM對A/D轉換后的CCD信號進行緩存；所述時序驅動電路10為讀出電路4、A/D轉換器6和FIFO存儲器7提供CPLD時序驅動；所述微控制器8采用STM32F407含有MCU的主控芯片，主控芯片上設有WiFi模塊和USB接口。