CN102980864A

CN102980864A - 分光光度检测装置及其检测方法

Info

Publication number: CN102980864A
Application number: CN 201210519216
Authority: CN
Inventors: 蔡志; 邹雄伟; 黄凯
Original assignee: Lihe Technology Hunan Co Ltd
Current assignee: Lihe Technology Hunan Co Ltd
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明提供了一种分光光度检测装置，包括：光源，用于发射检测光束给检测池；检测池，用于盛放待检测溶液，接收检测光束，以通过检测光束照射待检测溶液；感光器件，用于接收通过待检测溶液的检测光束，将检测光束转换为检测光电信号，并发送给信号处理器；信号处理器，用于接收检测光电信号，滤除检测光电信号的干扰信号，放大滤除干扰信号后的检测光电信号，并发送给处理器；处理器，用于接收滤除干扰信号后的检测光电信号，并将滤除干扰信号后的检测光电信号转化为相应的数字信号，根据数字信号得到待检测溶液的吸光度。本发明提供了一种分光光度检测方法，包括照射步骤、转化步骤、滤除步骤、放大步骤、处理步骤。

Description

分光光度检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及分光光度领域，特别地，涉及一种分光光度检测装置；此外，本发明还涉及一种分光光度检测方法。

背景技术

目前在分析化学领域常用分光光度法对待测物进行定性、定量分析。分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与众不同波长相对应的吸收强度。如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。

现有的分光光度检测法是主要是用分光光度计实现的。分光光度计的检测原理：由光源氚灯或钨灯发出连续辐射光线经滤光镜和聚光镜至单色器入射狭缝处聚焦成像,再经平面反射镜反射至准直镜产生平行光射至光栅，在光栅上色散后又经准直镜聚焦在出射狭缝上成一连续光谱,经出射狭缝射出的光在聚光镜聚光后分别通过试样室中的空白溶液、标准溶液或样品溶液,被部分吸收后光经光门再照射到光电管上，被光电管接收的光信号再被转换成电信号。

现有的测试仪器进行分光光度法进行测试时，必须严格在没有自然光的环境下完成测试。这是因为自然光成分复杂可能会影响感光器件，从而导致测试出现误差或者不准确。

发明内容

本发明目的在于提供一种分光光度检测装置及其检测方法，以解决现有的分光光度检测必须在没有自然光的环境下进行的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种分光光度检测装置，包光源，用于发射检测光束给检测池；检测池，用于盛放待检测溶液，接收检测光束，以通过检测光束照射待检测溶液；感光器件，用于接收通过待检测溶液的检测光束，将检测光束转换为检测光电信号，并发送给信号处理器；信号处理器，用于接收检测光电信号，滤除检测光电信号的干扰信号，放大滤除干扰信号后的检测光电信号，并发送给处理器；处理器，用于接收滤除干扰信号后的检测光电信号，并将滤除干扰信号后的检测光电信号转化为相应的数字信号，并根据数字信号得到待检测溶液的吸光度。

进一步地，信号处理器包括带通滤波电路和与带通滤波电路电连接的运算放大电路，其中，带通滤波电路用于滤除检测光电信号的干扰信号，运算放大电路用于放大滤除干扰信号后的检测光电信号。

进一步地，运算放大电路包括一级运算放大电路和与一级运算放大电路电连接的二级运算放大电路，一级运算放大电路包括可连续调节放大倍数的可调电阻，可调电阻连接在一级运算放大电路的芯片的输入端。

进一步地，可调电阻连接在所述一级运算放大电路的芯片的反向输入端。

进一步地，分光光度检测装置还包括设置在光源和检测池之间的透镜，透镜用于会聚检测光束。

进一步地，光源为发光器件。

进一步地，感光器件为光敏器件。

进一步地，光源、检测池及感光器件放置在同一水平面上。

根据本发明的另一方面，还提供了一种分光光度检测方法，包括以下步骤：步骤S1：照射步骤，接收照射待检测溶液的检测光束；步骤S2：转化步骤，将照射待检测溶液的检测光束转换为对应的检测光电信号；步骤S3：滤除步骤，滤除检测光电信号的干扰信号；步骤S4：放大步骤，将滤除步骤得到的检测光电信号放大处理，并调节放大倍数；步骤S5：处理步骤，根据朗伯-比尔定律将放大步骤得到的检测光电信号进行处理，以得到待检测溶液的吸光度。

进一步地，放大步骤的放大倍数为其中，R_l为分光光度检测装置的可调电阻的阻值，V_o为分光光度检测装置的运算放大电路的输出电压，V_i为分光光度检测装置的运算放大电路的输入电压。

进一步地，滤除步骤中，滤除干扰信号的频率f＜30*10⁴MHZ或f＞140*10⁴MHZ。

本发明具有以下有益效果：

1、根据本发明的分光光度检测装置及检测方法，通过信号处理器滤除检测光电信号的干扰信号，可以使得分光光度检测过程设置在自然光或其他光源的情况下进行；

2、根据本发明的分光光度检测装置及检测方法，可连续调节放大滤除干扰信号后的检测光电信号，增强分光光度检测过程的稳定性和抗干扰能力。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的分光光度检测装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的分光光度检测装置的信号处理器的示意图；以及

图3是本发明优选实施例的分光光度检测方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，本发明的优选实施例提供了一种分光光度检测装置，包括光源10，用于发射检测光束给检测池20；检测池20，用于盛放待检测溶液，接收检测光束，以通过检测光束照射待检测溶液；感光器件30，用于接收通过待检测溶液的检测光束，将检测光束转换为检测光电信号，并发送给信号处理器40；信号处理器40，用于接收检测光电信号，滤除检测光电信号的干扰信号，放大滤除干扰信号后的检测光电信号，并发送给处理器50；处理器50，用于接收滤除干扰信号后的检测光电信号，并将滤除干扰信号后的检测光电信号转化为相应的数字信号，根据数字信号得到待检测溶液的吸光度。根据本发明的分光光度检测装置，通过信号处理器滤除检测光电信号的干扰信号，可以使得分光光度检测过程设置在自然光或其他光源的情况下进行；可连续调节放大滤除干扰信号后的检测光电信号，增强分光光度检测过程的稳定性和抗干扰能力。

光源10为特定的能够产生固定频率和波长的光波的发光器件，一般地，光源10为发光二极管。光源10发出的检测光束照射到检测池20。

检测池20用于盛放待检测溶液，检测光束照射到检测池20中的待检测溶液。检测池20由透光、耐酸、耐碱的材质制备。

优选地，分光光度检测装置还包括设置在光源10和检测池20之间的透镜60，光源10发出检测光束，检测光束经透镜60聚焦后平行射出到检测池20上。

感光器件30用于将接收通过待检测溶液的检测光束转化为检测光电信号，并发送给信号处理器40。常用的感光器件30为光敏器件。

优选地，光源10、检测池20及感光器件30放置在同一水平面上，使得光源10发出的检测光束直接照射到检测池20中的待检测溶液后，可直接射入到感光器件30上，以减少光的反射和折射。

信号处理器40用于接收检测光电信号，滤除检测光电信号的干扰信号，放大滤除干扰信号后的,检测光电信号，并发送给处理器50。

请结合参见图2，具体地，信号处理器40包括带通滤波电路41和与带通滤波电路41电连接的运算放大电路42；带通滤波电路41用于滤除检测光电信号的干扰信号。带通滤波电路41允许通过的频率f在30*10⁴MHZ~140*10⁴MHZ之间，滤除的干扰信号的频率f＜30*10⁴MHZ或f＞140*10⁴MHZ。自然光的干扰光的频率在f＜30*10⁴MHZ或f＞140*10⁴MHZ之间，使得带通滤波电路41能够滤除自然光的干扰电信号，从而达到抗自然光干扰的效果，本发明的分光光度检测装置可在自然光的条件下进行检测。运算放大电路42用于可调节地放大滤除干扰信号后的检测光电信号。运算放大电路42包括一级运算放大电路和与一级运算放大电路电连接的二级运算放大电路，一级运算放大电路包括可连续调节放大倍数的可调电阻421，可调电阻421连接在芯片的输入端，以调节运算放大电路42的放大倍数。优选地，可调电阻421连接在芯片的反向输入端。运算放大电路42可连续调节地放大滤除干扰信号后的检测光电信号，增强了分光光度检测过程的稳定性和抗干扰能力。信号处理器40将运算放大电路42放大后的检测光电信号发送给处理器50。

处理器50，用于接收滤除干扰信号后的检测光电信号，并将滤除干扰信号后的检测光电信号转化为相应的数字信号，根据数字信号得到待检测溶液的吸光度。

处理器50根据朗伯-比尔定律；根据检测光电信号转化的数字信号AD值为U₁，根据入射光的光强度，其数字信号AD值为U₀，得到待检测溶液的吸光度

A = \log_{10} \frac{U_{0}}{U_{1}}

请参见图3，本发明的优选实施例还提供了一种分光光度检测方法。分光光度检测方法中，与图1和图2示出的分光光度检测装置相同的部件用相同的名称或参照标号。根据分光光度检测方法，包括以下步骤：

步骤S1：照射步骤，接收照射待检测溶液的检测光束；

光源10发出特定的固定频率和波长的检测光束，该检测光束照射到带检测溶液上。检测溶液一般用透光、耐酸、耐碱的检测池20盛放。

步骤S2：转化步骤，将照射待检测溶液的检测光束转换为对应的检测光电信号；

将通过待检测溶液的检测光束照射到感光器件30上，感光器件30感受到检测光束，将检测光束转化为对应的检测光电信号。

步骤S3：滤除步骤，滤除检测光电信号的干扰信号；

信号处理器40的带通滤波电路41滤除检测光电信号中的干扰信号。在本实施方式中，带通滤波电路41的允许通过的频率f在30*104MHZ~140*104MHZ之间，滤除的干扰信号的频率f＜30*104MHZ或f＞140*104MHZ。自然光的干扰光的频率在f＜30*104MHZ或f＞140*104MHZ之间，使得带通滤波电路41能够滤除自然光的干扰电信号，从而达到抗自然光干扰的效果。

步骤S4：放大步骤，将滤除步骤得到的检测光电信号放大处理，并调节放大倍数；

经过带通滤波电路41的检测光电信号发送到运算放大电路42，运算放大电路42将所述检测光电信号放大。调节运算放大电路42的一级运算放大电路的可调电阻421，可连续地调节运算放大电路42的倍数，使得可调节地放大滤除干扰信号后的检测光电信号，增强了分光光度检测过程的稳定性和抗干扰能力。运算放大电路42的放大倍数为

β = \frac{V_{0}}{V_{i}} = 2 + \frac{R_{l}}{10};

其中，R_l为分光光度检测装置的可调电阻的阻值，V₀为分光光度检测装置的运算放大电路42的输出电压，V_i为分光光度检测装置的运算放大电路42的输入电压。可调电阻的阻值R_l可连续地调节。

步骤S5：处理步骤，根据朗伯-比尔定律将放大步骤得到的检测光电信号进行处理，以得到待检测溶液的吸光度。

A = \log_{10} \frac{U_{0}}{U_{1}} .

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

根据本发明的分光光度检测装置及检测方法，通过信号处理器滤除检测光电信号的干扰信号，可以使得分光光度检测过程设置在自然光或其他光源的情况下进行，可连续调节放大滤除干扰信号后的检测光电信号，增强分光光度检测过程的稳定性和抗干扰能力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种分光光度检测装置，其特征在于，包括：

光源（10），用于发射检测光束给检测池（20）；

所述检测池（20），用于盛放待检测溶液，接收所述检测光束，以通过所述检测光束照射所述待检测溶液；

感光器件（30），用于接收通过所述待检测溶液的检测光束，将所述检测光束转换为检测光电信号，并发送给信号处理器（40）；

所述信号处理器（40），用于接收所述检测光电信号，滤除所述检测光电信号的干扰信号，放大滤除干扰信号后的所述检测光电信号，并发送给处理器（50）；

所述处理器（50），用于接收滤除干扰信号后的所述检测光电信号，并将滤除干扰信号后的所述检测光电信号转化为相应的数字信号，并根据所述数字信号得到所述待检测溶液的吸光度。

2.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征在于，所述信号处理器（40）包括带通滤波电路（41）和与所述带通滤波电路（41）电连接的运算放大电路（42），其中，所述带通滤波电路（41）用于滤除所述检测光电信号的干扰信号，所述运算放大电路（42）用于放大滤除干扰信号后的所述检测光电信号。

3.根据权利要求2所述的分光光度检测装置，其特征在于，所述运算放大电路（42）包括一级运算放大电路和与所述一级运算放大电路电连接的二级运算放大电路，所述一级运算放大电路包括可连续调节放大倍数的可调电阻（421），所述可调电阻（421）连接在所述一级运算放大电路的芯片的输入端。

4.根据权利要求3所述的分光光度检测装置，其特征在于，所述可调电阻（421）连接在所述一级运算放大电路的芯片的反向输入端。

5.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征在于，所述分光光度检测装置还包括设置在所述光源（10）和所述检测池（20）之间的透镜（60），所述透镜（60）用于会聚所述检测光束。

6.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征在于，所述光源（10）为发光器件。

7.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征在于，所述感光器件（30）为光敏器件。

8.根据权利要求1所述的分光光度检测装置，其特征在于，所述光源（10）、所述检测池（20）及所述感光器件（30）放置在同一水平面上。

9.一种分光光度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：照射步骤，接收照射待检测溶液的检测光束；

步骤S3：滤除步骤，滤除所述检测光电信号的干扰信号；

步骤S4：放大步骤，将所述滤除步骤得到的所述检测光电信号放大处理，并调节放大倍数；

步骤S5：处理步骤，根据朗伯-比尔定律将所述放大步骤得到的所述检测光电信号进行处理，以得到所述待检测溶液的吸光度。

10.根据权利要求9所述的分光光度检测方法，其特征在于，所述放大步骤的放大倍数为

β = \frac{V_{0}}{V_{i}} = 2 + \frac{R_{l}}{10};

其中，所述R_l为分光光度检测装置的可调电阻的阻值，所述V₀为分光光度检测装置的运算放大电路的输出电压，V_i为分光光度检测装置的运算放大电路的输入电压。

11.根据权利要求9所述的分光光度检测方法，其特征在于，所述滤除步骤中，滤除所述干扰信号的频率f＜30*10⁴MHZ或f＞140*10⁴MHZ。