CN102116728A - 一种连续光激光粒子分析仪电路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种连续光激光粒子分析仪电路系统，采用的激光是连续激光，系统内部包括一同步并行处理系统，该系统采用一个门控信号同步分析粒径和荧光强度信号。该仪器中散射信号和荧光信号采用并行处理设计，门信号控制散射信号处理通道和荧光信号处理通道同步并行工作，这样做的好处在于可以同步获得并分析微生物粒子的物理参数和生物荧光特性等数据。
Description
技术领域
本发明为一种连续光激光粒子分析仪电路系统，这种连续光激光粒子分析仪电路系统具备粒径和生物特性分析同步分析功能。
背景技术
气溶胶分析系统是一种采用计数技术实时检测空气中气溶胶粒子的空气动力学直径、粒子数量及分布的系统。最近发展的气溶胶分析系统还能实时检测生物粒子固有的受激发射生物荧光的特征，以及生物粒子的数量和浓度等参数。
早期的气溶胶分析系统只能检测粒子的物理学参数，分析系统用抽气泵将气溶胶粒子抽到光学检测室，用连续激光对粒子进行照射，当光束照射到粒子时，就会对照射光束产生散射，然后检测和分析这种散射光；这种检测仪器称为光散射式粒子计数器。理论上，不同的粒子大小对入射光的散射强度不同，由此可以检测粒子的大小和数量。但是，由于粒子的形状差别很大，球形、线形、片形等各种不规则的形状；有的表面光滑，有的表面粗糙；形成粒子的材料各异，对光的散射差异很大，所检测的粒子大小不能反映粒子在呼吸道的沉积状态。
美国TSI公司生产的空气动力学粒子计数器分析系统(Peter P.Hairston et al：Apparatus for measuring particle sizes and velocities.US Patent，Patent Number：5,561,515，Oct.1，1996.从文献可查阅)是通过检测粒子通过双峰光波的飞行时间来计算粒子的空气动力学直径，这种方法是将不同形状、不同材质、不同密度的粒子统一等效成密度为1的球形粒子来计算粒子的直径，称为空气动力学直径。这种仪器不能区分粒子的性质，仅能检测粒子大小和数量。
美国TSI公司研制成功了TSI 3312紫外激光空气动力学生物粒子计数分析系统不仅可以实时检测空气中的粒子浓度，并且能够从中判断出是否含有生物气溶胶粒子，实现了生物气溶胶的连续、实时、在线检测。该仪器存在的问题是脉冲激光的能量随着触发频率的变化而变化，能量不稳定，检测的模拟信号较弱，易受其他信号的干扰，信噪比差；另外，它的结构设计使设备体积较大，不便于车载或做其他流动场所的使用。
2009年4月1日公开的发明专利气溶胶粒子激光分析仪(专利公开号：CN101398367A)克服了上述缺点，不仅能检测气溶胶粒子的空气动力学直径和粒子数量等物理参数，还能根据活性生物粒子固有的受激发射生物荧光的特征，判别是否为活性生物粒子，以及活性生物粒子的数量和浓度等参数。检测结果准确，方便快速，零部件使用寿命长，体积较小，便于移动使用。
但是此发明专利公开的气溶胶粒子激光分析仪中荧光和散射光分析系统分别采用了不同的发射光源和光路，这样的气溶胶粒子激光分析系统不但光路冗杂，仪器的体积也相对较大，而且采用两套光源和光路，散射和荧光通道的之间的同步难以实现，这样实际上测得的粒径参数和生物荧光特性不是同步的，生物粒子的判定和监测就不能达到非常准确。
发明内容
本发明针对2009年4月1日公开的发明专利气溶胶粒子激光分析仪(专利公开号：CN 101398367A)的上述缺点进行了改进，目的在于提供一种能实时同步分析粒径和生物特性的生物分析系统。
一种连续光激光粒子分析仪电路系统，采用的激光是连续激光，系统内部包括一同步并行处理系统，同时该系统采用一个门控信号同步分析粒径和荧光强度信号。
该系统门控信号是通过其中一个通道的信号经过钳制和比较后产生的，该通道可以是散射通道或者荧光通道中的任一通道，门控信号和任一通道的被测信号保持同步。
该系统采用了同步峰值保持器。
该系统采用的散射信号和荧光信号峰值保持都是采用上述门控信号同步控制。
该系统采用了同步A/D转换器，所述的同步A/D转换器同步对散射通道信号和荧光通道信号进行快速转换。
该系统采用了同步甄别与计数器，所述的同步甄别与计数器同步对散射通道信号和荧光通道信号进行通道甄别和计数。
该系统采用高速双口静态随机存储器并行复用存储散射通道和荧光通道的 计数结果。
该系统采用的高速双口静态随机存储器的地址线作为通道识别线，各通道的计数结果存储在相应地址存储空间内。
该系统采用的高速双口静态随机存储器的两端口分别作为计数和取数的通道。
该仪器中散射信号和荧光信号采用并行处理设计，门信号控制散射信号处理通道和荧光信号处理通道同步并行工作，这样做的好处在于可以同步获得并分析微生物的粒子大小和生物两种特性。
附图说明
图1是按本发明的同步并行处理控制系统的示意图。
图2是按本发明的门控信号产生电路示意图。
图3是按本发明的同步峰值保持和A/D转换电路示意图。
图4是按本发明的同步通道甄别与计数电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
图1中显示了本发明并行处理系统的一个实施例。散射光和荧光分别进入到散射光探测器和荧光探测器中，然后分别经过散射信号放大电路和荧光信号放大电路放大，放大后的散射光信号通过滤波、钳制、比较电路产生门控信号，门控信号控制同步信号峰值保持电路工作，同步峰值保持电路在门控电路的控制下对放大后的散射和荧光信号进行同步峰值保持。峰值保持信号在同步A/D转换器中量化成数字信号并在同步通道甄别与计数电路中进行通道甄别和计数处理，计数结果存储到高速双口随机存储器各通道地址的存储空间。
图2图示了本发明门控信号产生电路的一个实施例。其中输入信号为散射通道信号(也可以是荧光通道信号)。经过散射信号放大器放大的散射通道信号经过带通滤波器滤波后进入钳制放大器钳制放大到一定幅度后送入比较器的一端，比较器的另一端输入一固定信号电平，称为阈值信号，其量值可调节，当输入信号小于阈值信号时，比较器输出为低电平；当输入信号大于阈值时，比较器输出为高电平。这样通过此门控信号实施例电路就可以产生一个和散射光 通道完全同步的门控信号。通过延时电路补偿荧光通道和散射通道的时延差可以保持荧光通道和门控信号同步，这样就保证了荧光通道和散射通道之间同步，以便采用同步并行处理系统来同时分析两通道信号。
图3中显示了本发明中同步峰值保持和A/D转换电路一个实施例。散射信号峰值保持电路和荧光峰值保持电路同时对从散射通道和荧光通道宽带放大器送上来的处于门控时间窗内的信号进行峰值保持。结合门控电路和电平比较器，在一定的电压和信号特征范围内散射光和荧光峰值保持电路能够同时对对这段时间窗内两个通道过来的最高信号电平进行识别，选出最大的峰值进行电压保持，并由门控电路产生同步触发信号，同时触发散射通道模拟数字信号转换器和荧光通道模拟数字信号转换器进行量化产生同步并行输出信号。
图4中显示了本发明中同步通道甄别与计数电路一个实施例。来自于同步A/D转换电路的同步并行数字信号进入通道信号辨别器中，通道信号辨别器根据散射和荧光通道量化数字信号所占的位数来分辨它们，分辨出的散射和荧光通道量化数字信号进入同步通道甄别器中进行通道甄别，甄别后的通道在地址组装器中组装成地址，组装后地址作为高速双口随机存储器的地址线。通道甄别器根据甄别的通道启动通道计数器计数，计数结果存储到高速双口随机存储器各甄别通道地址的存储空间。在高速双口随机存储器的右端取数CPU通过通道存储地址串行读取高速双口随机存储器中的通道计数值。高速双口随机存储器的左、右端口分别作为计数和取数的通道，好处在于通道计数和通道计数结果获取互不影响，保证了甄别计数处理的连续性，提高了甄别计数的速度和效率。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换，如各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换都应包含在本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种连续光激光粒子分析仪电路系统，其特征在于采用的激光是连续激光，系统内部包括一同步并行处理系统，同时该系统采用一个门控信号同步分析粒径和荧光强度信号。
2.根据权利要求1所述的连续光激光粒子分析仪电路系统，其特征在于该系统门控信号是通过其中一个通道的信号经过钳制和比较后产生的，该通道可以是散射通道或者荧光通道中的任一通道，门控信号和任一通道的被测信号保持同步。
3.根据权利要求1所述的连续光激光粒子分析仪电路系统，其特征在于该系统采用了同步峰值保持器。
4.根据权利要求1所述的连续光激光粒子分析仪电路系统，其特征在于该系统采用的散射信号和荧光信号峰值保持都是采用上述门控信号同步控制。
5.根据权利要求1所述的连续光激光粒子分析仪电路系统，其特征在于该系统采用了同步A/D转换器，所述的同步A/D转换器同步对散射通道信号和荧光通道信号进行快速转换。
6.根据权利要求1所述的连续光激光粒子分析仪电路系统，其特征在于该系统采用了同步甄别与计数器，所述的同步甄别与计数器同步对散射通道信号和荧光通道信号进行通道甄别和计数。
7.根据权利要求1所述的连续光激光粒子分析仪电路系统，其特征在于该系统采用高速双口静态随机存储器并行复用存储散射通道和荧光通道的计数结果。
8.根据权利要求1所述的连续光激光粒子分析仪电路系统，其特征在于该系统采用的高速双口静态随机存储器的地址线作为通道识别线，各通道的计数结果存储在相应地址存储空间内。
9.根据权利要求1所述的连续光激光粒子分析仪电路系统，其特征在于该系统采用的高速双口静态随机存储器的两端口分别作为计数和取数的通道。
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| CN103940709A (zh) * | 2014-05-06 | 2014-07-23 | 南京中科神光科技有限公司 | 一种实时微生物粒子计数器 |
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Application publication date: 20110706 |