CN101871888B - 使用led光源进行液体样本检测的方法 - Google Patents

Abstract

一种使用LED光源进行液体样本检测的方法，所述LED光源射出的光入射到所述液体样本，通过一个光信号采集器采集所述LED光源透过所述液体样本的透光率，所述光信号采集器在所述LED光源开启后预定时间采集所述液体样本的一个透光率数据；每采集所述一个透光率数据完毕后关闭所述LED光源；下一次采集透光率数据前重新开启所述LED光源。相应地，另外一种使用LED光源进行液体样本检测的方法，所述光信号采集器在所述LED光源开启后预定时间内预定时间间隔采集所述液体样本的多个透光率数据。本发明的方法检测结果精度高；而且不需要对LED光源进行特殊处理，成本低；检测用时短，LED的使用寿命大大延长。

Description

使用LED光源进行液体样本检测的方法

技术领域

本发明涉及一种液体样本检测方法，具体地说是涉及一种使用LED光源利用透光率对小质量的液体样本内含物质进行检测的方法。

背景技术

采用光检测来分辨物质的手段是微观领域中常用的技术，通常的方法是在一个容器中盛放载体液，并在光检测装置上检测该载体液的透光率，然后再将所需要检测的样本物质溶于该载体液中，再在光检测装置上检测溶液的透光率，并比较前后检测结果中的主要衰减光波段及该波段光的衰减强度。由该比较结果来判定所检测的样品物质的种类。因此，为获得准确的检测结果，稳定的光源是非常重要的。目前常见的检测仪器光源多采用卤素灯或白炽灯，因为卤素灯或白炽灯都为热光源，所以在检测仪器工作前应先开机预热30分钟使光源达到稳定才能开始测量，造成使用不方便。此外，卤素灯或白炽灯的使用寿命短，而由于开机等待时间过长，操作人员往往开机后离开造成检测延误，使卤素灯或白炽灯的损耗加大，进一步缩短了使用寿命。

中国专利文献CN201041544Y公开了一种分析仪光源结构，由电路板、3-5个发光二极管(LED)、灯套组成，LED与电路板连接，灯套对应LED形成灯孔，LED安装在灯孔中，且光线直射分析仪转盘上的滤光片。该现有技术存在的问题是，因为LED的亮度与温度成反比，所以随着LED的温度升高LED的亮度变小，在测量精度要求较高的场所，现有的做法是LED点亮后等待数分钟直到LED的亮度相对稳定才进行检测，这样一方面造成工作人员等待时间较长，使用不方便；另一方面LED灯的寿命损耗也较大；另外，在测量过程中LED的亮度仍然在较快地衰减，而LED的亮度越低时测量出的数据准确性越差。也就是说，现有的LED光源检测装置和检测方法测出的结果精度较低，误差较大。

目前有一种解决方法是设恒温槽包围光源以起稳定光源温度的作用，这样一来装置不仅成本增加，而且体积变大。

中国专利文献CN85107724A公开了一种测光装置，具有恒流源的传动部，由该传动部传动的LED，再把从LED射出的光通过以光的透射特性作为被测定量的函数而变化的材料进行受光，然后变换成电量的受光部，检测上述LED的正向电压的电压检测手段，通过对上述受光部的输出由上述电压检测手段的输出来进行补正的办法，以消除在上述LED的温度变化而产生波长变化时出现的测定误差，并通过信号处理部对被测定量进行演算。该现有技术存在的问题是，需要一个波长检测部检测LED的波长并且在信号处理部中需要事先存储与正向电压的误差关系才能补正测量误差，而精确得出这种误差关系的是很困难的，并且这种测光装置结构相对复杂、成本高。

日本专利文献JP2007198935(A)公开了一种分析装置，使用LED作光源，一个反应槽带有液体保持部以保持被测液体恒温、恒定转速，一个导光部用来均一化LED光源发出的光线强度，一个光测定部用来测量光线穿过液体保持部到导光部的出口位置的光线强度，一个信号处理部分处理来自光测定部的信号，这样就解决了LED光源不均一化的光线强度造成的检测数据不准确。该现有技术存在的问题是，需要使用导光部来均一化LED光线强度，而LED光线强度变化较大不容易进行均一化处理，因此这种分析装置还是无法有效地解决LED光源检测精度低的问题，而且其结构也比较复杂、成本高。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是现有技术中为了准确达到LED光源精确测量而需要对LED光源进行特殊处理的问题，提出一种不需要对LED光源进行特殊处理的就能利用LED光源进行准确测量的一种液体样本检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提出一种使用LED光源进行液体样本检测的方法，所述LED光源射出的光入射到所述液体样本，通过一个光信号采集器采集所述LED光源透过所述液体样本的透光率，所述光信号采集器在所述LED光源开启后预定时间采集所述液体样本的一个透光率数据；每采集所述一个透光率数据完毕后关闭所述LED光源；下一次采集透光率数据前重新开启所述LED光源。

所述预定时间为2毫秒-2秒。

所述预定时间为5毫秒-100毫秒。

所述预定时间为所述LED光源亮度上升到峰值的80％所需的时间至所述LED光源亮度下降到峰值的60％所需的时间。

所述预定时间为所述LED光源亮度下降到峰值的80％所需的时间至所述LED光源亮度下降到峰值的60％所需的时间。

相应地，本发明提出另外一种使用LED光源进行液体样本检测的方法，所述LED光源射出的光入射到所述液体样本，通过一个光信号采集器采集所述LED光源透过所述液体样本的透光率，所述光信号采集器在所述LED光源开启后预定时间内预定时间间隔采集所述液体样本的多个透光率数据；采集所述多个透光率数据完毕后关闭所述LED光源；下一次检测重新开启所述LED光源。

所述预定时间为2毫秒-2秒。

所述预定时间为5毫秒-100毫秒。

所述预定时间为所述LED光源亮度上升到峰值的80％所需的时间至所述LED光源亮度下降到峰值的60％所需的时间。

所述预定时间为所述LED光源亮度下降到峰值的80％所需的时间至所述LED光源亮度下降到峰值的60％所需的时间。

所述LED光源和所述光信号采集器由数据采集控制器控制，所述数据采集控制器通过控制所述LED光源的开启及所述光信号采集器采集透光率的时刻，来控制所述光信号采集器在所述预定时间采集所述液体样本的透光率。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

第一，本发明所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，其不需要对LED光源进行任何特殊处理，通过确定LED光源相对于待检测样品的随着时间的变化其光源亮度变化(对应能量变化)的关系，确定LED光源亮度较高且适于透光率检测的检测“稳定”时间段(即能量衰减不剧烈而且光源能量相对较高)，确保在该时间段内对待检测样品进行透光率数据的采集，从而实现对液体样本的准确检测；在LED光源进入光源能量的衰减段后，将所述LED光源关闭，之后需要对样品透光率进行进一步采样检测时，再开启LED光源，通过短时间即可以再次进入LED光源的能量稳定时间段，这样在实现对待检测样品透光率进行精确检测的同时，也在整体上缩短了检测时间。

现有技术中在使用LED光源进行液体样本检测时，一般需要等到LED光源的亮度相对稳定才进行检测，而这段时间则需要数分钟才可以完成，这样等待时间太长，而且在对液体样本进行检测的过程中LED光源全程开启，也大量地消耗电能。发明人通过研究发现，实际上在所述LED光源进入亮度相对稳定的数分钟内，还有一段较小的时间区间，在该时间区间内LED光源的亮度也是相对稳定的，所以在该时间区间内通过使用LED光源对液体样本进行检测，其同样具有较高的检测精度。这段时间区间即是本申请中所述的预定时间。通过对该时间区间的利用，就节约了检测者等待LED光源进入亮度相对稳定区间的数分钟时间，从这点上来看其也对在整体上节约检测时间做出了贡献。

此外，本发明所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，不需要添加任何对LED光源进行特殊处理的设备，所以检测成本较低。

第二，本发明所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，在整体上节约了检测的时间，从而在很大程度上节约了电能的消耗，也使得LED光源的寿命损耗减小，从而大大延长了LED光源的使用寿命。

第三，本发明所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，由于选取在LED亮度较高、能量较高且较为稳定的区域检测，检测出的透光率数据精确度高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是LED光源的光电信号和通电时间的关系图。

具体实施方式

参见图1，所示的是LED通电开启后时间和亮度的关系曲线，其中亮度通过光电转换转化为电压来表示强度，从图1中可以看出LED光源通电开启后亮度瞬间达到峰值，在该峰值的左右区间范围内有一段亮度相对平稳的区域，经过这一段亮度相对平稳的区域后，所述LED光源的亮度迅速衰减，在其亮度迅速衰减前的整个过程持续大约2秒。该图只是给出了LED光源通电开启后时间和亮度的关系曲线的示意图，由于相对于5毫秒而言2秒的时间距离较长，所以在2秒的时间间隔横坐标上设置虚线，从而说明该段设置有省略的时间区间，但是不会由于该省略的时间区间而影响关系曲线的峰形变化。

本实施例的使用LED光源进行液体样本检测的方法，所述LED光源射出的光入射到所述液体样本，通过一个光电转化器采集所述LED光源透过所述液体样本的透光率，所述LED光源和所述光电转化器由数据采集控制器控制，所述数据采集控制器为程序控制的单片机，所述单片机发出通电信号给所述LED光源通电以开启所述LED光源，所述单片机在发出所述通电信号的同时开始计时，在所述LED光源开启后80毫秒时，所述单片机给所述光电转化器一个采集数据的信号，所述光电转化器采集所述液体样本的一个透光率数据，每采集所述一个透光率数据完毕后关闭LED光源；下一次采集透光率数据重新开启所述LED光源，并依照上面所述方法重复进行检测。当然，在另外一个实施例中，所述单片机控制所述光电转化器在所述LED光源开启后2毫秒采集所述液体样本的透光率数据。如果所述光电转化器采集透光率的时刻在所述LED光源开启后2毫秒之前，LED光源的亮度较小，且亮度变化迅速，所述光电转化器采集的数据误差较大，不利于精确测量。而在另外一个实施例中，所述单片机控制所述光电转化器在所述LED光源开启后2秒采集所述液体样本的透光率数据。如果所述光电转化器采集透光率的时刻在所述LED光源开启后2秒之后，由于所述LED光源的亮度衰减严重，亮度较小，造成所述光电转化器采集的透光率数据误差较大，不利于精确测量。当然，在其他的实施例中，所述单片机控制所述光电转化器也可以在所述LED光源开启后5毫秒或100毫秒采集所述液体样本的透光率数据。

由于不同厂家生产的LED灯的规格不同，虽然都具有随时间延续大致相同的亮度变化特性，但是LED灯亮度达到峰值的时间有所差别。因此，可以通过LED亮度的幅值变化确定采集所述液体样本的透光率的时刻，方法是首先通过所述光电转化器检测LED灯开启后的亮度变化，所述光电转化器将LED的光亮度转化为电压伏值来表示，伏值越高表示亮度越大，从而可以得出任一规格的LED灯的时间和亮度关系曲线，即可以确定LED光源开启后时间对应的亮度幅值。因而在另外的一个实施例中，所述单片机控制所述光电转化器在所述LED光源开启后亮度上升至峰值的80％时采集所述液体样本的透光率。而在其他的一个实施例中，所述单片机控制所述光电转化器在所述LED光源开启后亮度达到峰值后衰减到峰值的60％时采集所述液体样本的透光率。在所述LED光源开启后亮度上升到峰值的80％至达到峰值后衰减到峰值的60％这一区间所述LED光源的亮度较高，进行透光率检测效果好，检测结果误差小，而且所述LED光源开启后至检测时间间隔很多，能减小所述LED光源的能耗。

本发明的使用LED光源进行液体样本检测的方法的工作原理是，所述LED光源的光穿过所述液体样本后再射入所述光电转化器中，对所述液体样本进行透光率测量，所述光电转化器根据所检测到的主要衰减光波段的不同，及光衰减强度的不同，检测出样本中所含物质。

相应地，本发明提出另外一种使用LED光源进行液体样本检测的方法。在本实施例中，所述LED光源射出的光入射到所述液体样本，通过一个光电转化器采集所述LED光源透过所述液体样本的透光率，所述LED光源和所述光电转化器由数据采集控制器控制，所述数据采集控制器为程序控制的单片机，所述光电转化器在所述LED光源开启后2毫秒-2秒内预定时间间隔采集所述液体样本的10个透光率数据；采集所述10个透光率数据完毕后关闭所述LED光源；下一次检测重新开启所述LED光源；对所述10个透光率数据进行数据处理。所述预定时间间隔可以是均匀的，也可以是非均匀的。在另外一个实施例中，所述光电转化器在所述LED光源开启后5毫秒-100毫秒内预定时间间隔采集所述液体样本的20个透光率数据，然后对所述20个透光率数据进行数据处理。当然在其他的实施例中，所述光电转化器也可以在所述LED光源开启后亮度上升至峰值的80％至达到峰值后下降到峰值的60％的时间内采集所述液体样本的多个透光率数据，然后关闭所述LED光源。作为优选，所述单片机也可以控制所述光电转化器在所述LED光源开启后亮度达到峰值后衰减到峰值的80％至峰值的60％的时间内采集所述液体样本的多个透光率数据。因为LED光源开启后亮度从峰值的80％至峰值的60％的一段衰减区域亮度变化相对平稳，所述光电转化器在所述LED光源这段亮度变化区域快速采集多个透光率数据，误差较小，有利于快速精确测量。

如果采集透光率的时刻在所述LED光源开启后2毫秒之前，LED光源的亮度较小，且亮度变化迅速，所述光电转化器采集的透光率误差较大，不利于精确测量。同样如果采集透光率的时刻在所述LED光源开启后2秒之后，所述LED光源的亮度衰减严重，亮度较小，造成所述光电转化器采集的透光率数据误差较大，不利于精确测量。

本发明的方法检测结果精度高；而且不需要对LED光源进行特殊处理，成本低；检测用时短，不需要较长的等待时间，而且因为LED使用损耗小，LED的使用寿命大大延长。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种使用LED光源进行液体样本检测的方法，所述LED光源射出的光入射到所述液体样本，通过一个光信号采集器采集所述LED光源透过所述液体样本的透光率，其特征在于：所述光信号采集器在所述LED光源开启后预定时间内采集所述液体样本的一个透光率数据；每采集所述一个透光率数据完毕后关闭所述LED光源；下一次采集透光率数据前重新开启所述LED光源；所述预定时间为所述LED光源亮度上升到峰值的80％所需的时间至所述LED光源亮度下降到峰值的60％所需的时间的时间段。

2.根据权利要求1所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，其特征在于：所述预定时间为LED光源开启后2毫秒到LED光源开启后2秒的时间段。

3.根据权利要求2所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，其特征在于：所述预定时间为LED光源开启后5毫秒到LED光源开启后100毫秒的时间段。

4.根据权利要求1所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，其特征在于：所述预定时间为所述LED光源亮度下降到峰值的80％所需的时间至所述LED光源亮度下降到峰值的60％所需的时间的时间段。

5.一种使用LED光源进行液体样本检测的方法，所述LED光源射出的光入射到所述液体样本，通过一个光信号采集器采集所述LED光源透过所述液体样本的透光率，其特征在于：所述光信号采集器在所述LED光源开启后预定时间内预定时间间隔采集所述液体样本的多个透光率数据；采集所述多个透光率数据完毕后关闭所述LED光源；下一次检测重新开启所述LED光源；对所述多个透光率数据进行数据处理；所述预定时间为所述LED光源亮度上升到峰值的80％所需的时间至所述LED光源亮度下降到峰值的60％所需的时间的时间段。

6.根据权利要求5所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，其特征在于：所述预定时间为LED光源开启后2毫秒到LED光源开启后2秒的时间段。

7.根据权利要求6所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，其特征在于：所述预定时间为LED光源开启后5毫秒到LED光源开启后100毫秒的时间段。

8.根据权利要求5所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，其特征在于：所述预定时间为所述LED光源亮度下降到峰值的80％所需的时间至所述LED光源亮度下降到峰值的60％所需的时间的时间段。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的使用LED光源进行液体样本检测的方法，其特征在于：所述LED光源和所述光信号采集器由数据采集控制器控制，所述数据采集控制器通过控制所述LED光源的开启及所述光信号采集器采集透光率的时刻，来控制所述光信号采集器在所述预定时间采集所述液体样本的透光率。

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