CN101980007A - 一种基于led灯多光路切换的比色系统 - Google Patents

一种基于led灯多光路切换的比色系统 Download PDF

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刘新生
石松
唐亚海
任季玉
郭建琼
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Abstract

本发明公开了一种基于LED灯多光路切换的比色系统，包括发射板、检测室和光电传感器，检测室内开有若干个可放置比色皿的比色槽，每一个比色槽的一面开有放置光电传感器的检测孔，另一面开有若干个光孔，光孔位于检测孔的正对面；发射板开有若干组灯孔，灯孔内放置LED灯，每一个灯孔与一个光孔相连通，光孔的直径比灯孔小，LED灯由外部电路板以脉冲方式供电。本发明应用范围广、检测效率高、灵活性好、检测精度高。

Description

一种基于LED灯多光路切换的比色系统
技术领域
本发明涉及食品安全检测、药品安全检测、环保监测等领域，具体涉及一种基于LED灯多光路切换的比色系统，通过被测物质与显色剂的反应产物在可见光区吸收光谱的特性来定性鉴别被测物质，通过Beer定律(在一定条件下，吸光度与被测物质浓度成正比，A＝abc)来定量测定被测物质含量。
背景技术
如图1所示，在光电比色分析领域，现有比色系统的LED光路与光电传感器是一对一的，即在比色槽a一边是相通的灯孔c，用来插紧LED灯，另一边是放置光电传感器的检测孔b。在灯孔c上的LED光源发射的光通过比色槽a内的液体样品之后被光电传感器接收，光电传感器把光能转换成对应的电能，传送给特定的芯片。此结构简单，价格便宜，但灵活性很差：每个比色槽a只有一个灯孔c，只能插上某一种特定波长的LED灯，这样就限定了每个比色槽a只能测量该LED灯波长所对应的被测样品，导致检测效率较低，不能同时进行多个样品检测。另外，该灯孔c不带光孔，导致LED灯发出的光线比较分散，检测精度不高。
发明内容
本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种灵活性高、检测效率高、检测精度高的基于LED灯多光路切换的比色系统。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：本基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：包括发射板、检测室和光电传感器，检测室内开有若干个可放置比色皿的比色槽，每一个比色槽的一面开有放置光电传感器的检测孔，另一面开有若干个光孔，光孔位于检测孔的正对面；发射板开有若干组灯孔，灯孔内放置LED灯，每一个灯孔与一个光孔相连通，光孔的直径比灯孔小，LED灯连接外部电路板。
所述系统每组的比色槽为3～8个，发射板的灯孔组数与比色槽个数一致。
所述每个比色槽开有2～4个光孔，每组灯孔的个数与每个比色槽的光孔个数一致。
作为一种优化结构，所述光孔与灯孔的中心轴为不同的轴线。
作为一种优化结构，所述2～4个光孔朝中间相互靠拢，光孔轴线平行或相互倾斜成一定夹角，入射光孔设计方式包含平行分光和相交成一定的夹角分光，均能使光线更好的被光电传感器接收。
为了检测的需要，所述每组LED灯中各个LED灯的主波长不同。
为了使射出的光线更加集中，所述光孔直径为灯孔直径的1/2～1/6。
为了使不同波长的LED灯在不同的时间段内轮流点亮测试，所述每组LED灯的点亮方式为时分多路方式。
所述LED灯的供电方式为脉冲方式，只在测量时给LED供电点亮，保证了LED灯发光稳定性，同时降低LED灯在测量时的功耗，提高检测准确性，延长LED灯寿命。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
一、本发明基于LED灯多光路切换的比色系统进行结构改进，只需一个比色槽和光电传感器，在多个灯孔分别插上不同波长的LED灯，LED灯亮和灭由外接的电路板控制，当需要某个波长的LED灯检测样品时，通过电路控制只点亮该波长的LED灯，光线通过光孔穿过检测比色槽内的液体样品到达另一面上的光电传感器。这样就可以实现在一个比色槽上可以有选择性地检测多个不同波长的样品，也可以在同一个样品上检查不同的检测项目，大大提高了检测效率。
二、细小狭长的光孔，把光线变得更加平行集中，有效地抑制了光线的扩散，有利于提高检测的精度。
三、本发明还可以对同一个样品进行双波长扫描和三波长扫描，有效消除样品溶液的背景吸收干扰和浑浊的干扰，提高测试的准确性。
目前许多生化测定都采用双波长检测，在灯孔上插上样品吸收波峰对应波长的LED灯，在另一个灯孔插上样品波谷对应波长的LED灯，这样主次波长间的光吸收差值最大使准确性提高。双波长分光光度法可测定浑浊样品，也可测定吸收光谱相互重叠的混合物样品，也是当杂质使主峰产生肩峰时测定主峰物质的较好定量方法，测定的精密度优于单波长法。对于多组分混合物、浑浊试样(如生物组织液)的分析，以及存在背景干扰或共存组分吸收干扰的情况下，利用双波长分光光度法，往往能提高方法的灵敏度和选择性。
四、本发明所述的LED供电采用脉冲方式，利用LED灯响应速度快的优势，在测量时向LED灯提供脉冲宽度调制(PWM)的供电电压。该方式能方便地通过改变占空比调整LED灯亮度，也能有效降低LED灯的功耗和工作温度，减少因温度上升引起的亮度漂移，从而提高检测准确性，延长LED灯使用寿命，传统LED灯点亮方式为连续工作状态，LED灯较易衰减，影响检测结果。
附图说明
图1是现有比色系统的结构示意图。
图2是本发明的基于LED灯多光路切换的比色系统的结构示意图(带灯孔和光孔的剖视放大图)。
图3是实施例2的灯孔光孔的结构示意图。
图4是实施例3的灯孔光孔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图2所示的基于LED灯多光路切换的比色系统，包括发射板1、检测室2和光电传感器，检测室2内开有5个可放置比色皿的比色槽3，每一个比色槽3的一面开有放置光电传感器的检测孔4，另一面开有4个光孔5，光孔5位于检测孔4的正对面；发射板1开有5组灯孔6，每组4个，灯孔6内放置LED灯，每一个灯孔6与一个光孔5相连通，光孔5的直径比灯孔6小，LED灯连接外部电路板。
光孔5与灯孔6的中心轴为不同的轴线。4个光孔5朝中间相互靠拢，光孔5轴线平行，使光线能够更好的被光电传感器接收。
为了检测的需要，每组LED灯中各个LED灯的主波长不同。
为了使射出的光线更加集中，光孔5直径为灯孔6直径的1/5。
每组LED灯的点亮方式为时分多路方式。LED灯的供电方式为脉冲方式。
实施例2：
特定用于双波长扫描的多光路切换系统，能对同一样品进行两种波长光束的测试。该系统除了下列特征，其余特征与实施例1相同：如图3所示，灯孔为2个，光孔为2个。
实施例3：
特定用于三波长扫描的多光路切换系统，能对同一样品进行两种或三种波长光束的测试。该系统除了下列特征，其余特征与实施例1相同：如图4所示，灯孔为3个，光孔为3个。
实施例4：
用实施例1的比色系统做如下检测：在每组4个灯孔内插上4个不同波长的LED灯(波长分别为400nm、450nm、500nm、550nm)，400nm的LED灯只能检测A试剂，450nm的LED灯只能检测B试剂，500nm的LED灯只能检测C试剂，550nm的LED灯只能检测D试剂。用4个比色皿装4种试剂，同时放到4个比色槽内，每个比色槽开不同的LED灯，检测A试剂只亮400nm的LED灯，检测B试剂只亮450nm的LED灯，检测C试剂只亮500nm的LED灯，检测D试剂只亮550nm的LED灯，就可以同时进行检测，提高效率。
实施例5：
用实施例3的比色系统做如下检测：在3个灯孔内插上3个不同波长的LED灯(波长分别为400nm、450nm、500nm)，检查某一种样品里面A物质、B物质和C物质的含量多少，A物质只能通过400nm波长的LED灯检测，B物质只能通过450nm的LED灯检测，C物质只能通过500nm的LED灯检测，那么本比色系统可以通过电路先只亮400nm的LED灯检测出样品中A物质含量，然后熄灭400nm灯，只亮450nm灯测量样品中B物质含量，然后同理只亮500nm灯来检测样品中C物质含量。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：包括发射板、检测室和光电传感器，检测室内开有若干个可放置比色皿的比色槽，每一个比色槽的一面开有放置光电传感器的检测孔，另一面开有若干个光孔，光孔位于检测孔的正对面；发射板开有若干组灯孔，灯孔内放置LED灯，每一个灯孔与一个光孔相连通，光孔的直径比灯孔小，LED灯连接外部电路板。
2.根据权利要求1所述的基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：所述系统每组的比色槽为3～8个，发射板的灯孔组数与比色槽个数一致。
3.根据权利要求1所述的基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：所述每个比色槽开有2～4个光孔，每组灯孔的个数与每个比色槽的光孔个数一致。
4.根据权利要求3所述的基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：所述光孔与灯孔的中心轴为不同的轴线。
5.根据权利要求4所述的基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：所述2～4个光孔朝中间相互靠拢，光孔轴线平行或相互倾斜成一定夹角。
6.根据权利要求1所述的基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：所述每组LED灯中各个LED灯的主波长不同。
7.根据权利要求1所述的基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：所述光孔直径为灯孔直径的1/2～1/6。
8.根据权利要求1所述的基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：所述每组LED灯的点亮方式为时分多路方式。
9.根据权利要求1所述的基于LED灯多光路切换的比色系统，其特征在于：所述LED灯的供电方式为脉冲方式。
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