CN103424188A - 光谱测量系统 - Google Patents

Abstract

一种由实验室的基础测量仪器构成的用于测量待测光信号的光谱测量系统包括：光学斩波器，将待测光信号转化为周期性的交变光信号的光学斩波器；将该交变光信号分光成一系列不同波段的单色光信号的单色仪，不同波段的集合为待测光信号所处的总波段；连续探测不同波段的单色光信号并将其转变为相应波段内相应强度的不同电信号的探测器；放大这些电信号的锁相放大器；采集和传输经锁相放大器放大过后的电信号的数据采集卡；安装于计算机中，对数据采集卡传输来的电信号转换为相对应的电压强度，根据电压强度与待测光信号的光强度两者成正比例关系得到相对应波段的光强度从而绘制出待测光信号所处的总波段内的波谱曲线图的曲线处理模块。

Description

光谱测量系统

技术领域

本发明涉及一种光谱测量系统，特别是一种由实验室的基础测量仪器构成的用于测量待测光信号的光谱测量系统。

背景技术

光谱测量系统是以光谱仪为中心其它检测设备辅助组成的测量系统。光谱仪有多种类型，除在可见光波段使用的光谱仪外，还有红外光谱仪和紫外光谱仪。目前，随着照明技术以及半导体技术的发展，对各种发光器件以及材料的光谱特性的研究有着很重要的用途，随之各种测量光谱的系统相应产生，其中不乏价值高昂的测量系统。然而这些测量系统主要是为了进行精确的测量而准备的。因为企业强大的购买力，其主要在企业产品的生产中应用。其中应用最为广泛的是在LED工业生产中的应用，通过测量确定每种产品的中心波长从而进行产品的定标。

对于高校以及注重成本的实验室研发而言，进行光谱测量的研究系统首先成本必须底。其次，对于光谱测量系统的各组成部分由于在研究中需要和各种测量仪器进行交换，导致必然要求光谱测量系统的各部分组成必须具有可重复性组装。但是目前市场上的大部分光谱测量系统都以高度集成化出现，即将测量系统的组成部分进行了精细化组合，不利于实验室科研人员的研究。再者，对于集成化的光谱测量系统，其高昂的购买成本对于实验室的研发来说，不是一种好的选择，因此，对于低廉、简易、实用的光普系统的设计是很重要的，而且是必然的一种选择。

发明内容

为了解决目前光谱测量系统由于成本高昂以及不利于在实验室中的应用，本发明设计了一种新型的光谱测量系统。通过利用简易的测量设备组成了一套可以在实验室进行光谱测量的装置。

一种由实验室的基础测量仪器构成的用于测量待测光信号的光谱测量系统，其特征在于，包括：光学斩波器，将待测光信号转化为周期性的交变光信号的光学斩波器；将该交变光信号分光成一系列不同波段的单色光信号的单色仪，不同波段的集合为待测光信号所处的总波段；连续探测不同波段的单色光信号并将这些不同波段的单色光信号转变为相应波段内相应强度的不同电信号的探测器；放大这些电信号的锁相放大器；采集和传输经锁相放大器放大过后的电信号的数据采集卡；安装于计算机中，对数据采集卡采集和传输来的电信号转换为相对应的电压强度，根据电压强度与待测光信号的光强度两者成正比例关系得到相对应波段的光强度从而绘制出待测光信号所处的总波段内的波谱曲线图的曲线处理模块。

另外，本发明提供的光谱测量系统的特征还在于包括一个安装于计算机中，能够控制所述单色仪与所述数据采集卡同步开始工作从而保证所述曲线处理模块得到的波普曲线图的准确性的同步控制模块。发明作用与效果

与现有光谱测量系统相比，本发明是在充分利用实验室基本测量仪器的基础之上设计的一套不但可以测量弱光信号而且对也可以对强光信号进行测量的简化光谱测量系统。不但在制作成本上有了极大地降低而且也满足了实验室科研人员研究光谱的需要，更重要的是其各个组成部分均具有可重复利用性，即测量的组成部分可以和其它的测量仪器进行互换来实现不同的测量需求。另外，光谱测量系统在单色仪和数据采集卡地同步性方面也有着很好的控制，因此，有效提高了测量的精确性。

附图说明

图1为本发明光在实施例中的光谱测量系统的原理图；

图2为本发明在实施例中的光谱测量系统测量的608nm量子点溶液的光致发光的光谱曲线图。

图中具有：待测光源1，光学斩波片装置2；单色仪3，斩波器控制装置4，探测器5，锁相放大器6，数据采集卡7，计算机8

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细阐述。

图1为本发明光在实施例中的光谱测量系统的原理图；如图1所示，一种由实验室的基础测量仪器构成的用于测量待测光信号的光谱测量系统具有待测光源1、光学斩波片装置2、单色仪3、斩波器控制装置4、探测器5、锁相放大器6、数据采集卡7、计算机8。计算机中安装有同步控制软件9和曲线处理软件10。

首先，待测光源1发出待测光信号。接着，光学斩波片装置2将待测光信号转化为周期性的交变光信号，斩波器控制装置4一方面控制光学斩波片装置2的斩波，另一方面斩波器控制装置4输出参考信号到锁相放大器6的参考信号输入端。然后，通过计算机中的同步控制软件9来控制单色仪3与数据采集卡7同步开始工作。单色仪将上述的交变光信号分光成一系列不同波段的单色光交变光信号，这一系列不同波段的单色光交变光信号连续进入探测器5中，这些不同波段的集合为待测光信号所处的总波段。探测器连续探测这一系列不同波段的单色光交变光信号并将这一系列的不同波段的单色光交变光信号转变为相应波段内相应强度的不同交变电信号。锁相放大器6通过相敏检测这些交变电压信号并将检测到的这些交变电压信号进行放大处理。数据采集卡7采集这些经锁相放大器放大过后的电信号并将这些采集到的电信号传输给计算机8中的曲线处理软件10。曲线处理软件10对数据采集卡采集和传输来的这些电信号转换为相对应的电压强度，根据电压强度与待测光信号的光强度两者成正比例关系得到相对应波段的光强度从而绘制出待测光信号所处的总波段内的波谱曲线图，最终通过计算机的屏幕显示该波谱曲线图。

由于单色仪与数据采集卡两者之间够工作的同步性直接影响到测量的精确度，从而本实施例中的光谱测量系统得到的波普曲线图的准确性是很高的。

该光谱测量系统的工作步骤为：

步骤1：选择所需的探测器3使其可以探测所需波段的光；

步骤2：选择能够测量所需测量波段的单色仪如：可见光波段使用的单色仪、红外单色仪和紫外单色仪；

步骤3：连接该光谱测量系统中的每个测量设备并确保接线端连接的正确性，使得信号正常传输；

步骤4：固定待测光源1至光学斩波片2一侧并且保证经过斩波片的交变信号可以进入单色仪3，同时根据待测光信号1的强弱可以灵活改变待测光源与光学斩波片装置2的距离；

步骤5：把单色仪3的入光孔贴紧光学斩波片装置2，确保单色仪3能够尽可能的测量微弱光信号；

步骤6：调节锁相放大器6，一方面保证光信号的可分辨性，另一方面使进入其中的光信号在一定的量程之内从而防止信号过载；

步骤7：通过计算机8中的同步控制软件控制单色仪3并设置单色仪使其能够对待测光信号进行分光，使其成为一系列不同波段的单色光交变光信号；

步骤8：上述相关设置完成以后，利用同步控制软件控制单色仪3和数据采集卡7同时开始工作。同步性对于光谱测量系统是非常重要的，单色以及进行数据的采集的同步性直接影响到测量光谱中心波长的精确性。

步骤9：处理采集好的电压信号，因为待测光信号的强度与所采集到的电压信号幅度成正比。通过绘制电压幅度与波长曲线图便可以得到所需的光谱图。

图2为本发明在实施例中的光谱测量系统测量的608nm量子点溶液的光致发光的光谱曲线图。如图2所示，本实施例中的光谱测量系统所测的608nm量子点溶液的光致发光光谱图。

实施例作用与效果

综上所述，本实施例中的光谱测量系统是在充分利用实验室基本测量仪器的基础之上设计的，不但极大地降低了成本而且满足了实验室科研人员研究光谱的需要，更重要的是其各个组成部分均具有可重复利用性，即测量的组成部分可以和其它的测量仪器进行互换来实现不同的测量需求。另外，光谱测量系统在单色仪和数据采集卡地同步性方面也有着很好的控制，因此，有效提高了测量的精确性。

Claims (2)

1.一种由实验室的基础测量仪器构成的用于测量待测光信号的光谱测量系统，其特征在于，包括：

光学斩波器，将所述待测光信号转化为周期性的交变光信号；

单色仪，将所述交变光信号分光成一系列不同波段的单色光信号，所述不同波段的集合为所述待测光信号所处的总波段；

探测器，连续探测所述不同波段的单色光信号并将所述不同波段的单色光信号转变为相应波段内相应强度的不同电信号；

锁相放大器，放大所述电信号；

数据采集卡，采集和传输经所述锁相放大器放大过后的电信号；

曲线处理模块，安装于计算机中，对所述数据采集卡采集和传输来的所述电信号转换为相对应的电压强度，根据所述电压强度与所述待测光信号的光强度两者成正比例关系得到相对应波段的光强度从而绘制出所述待测光信号所处的总波段内的波谱曲线图。

2.根据权利要求1所述的光谱测量系统，其特征在于，还包括：

同步控制模块，安装于计算机中，控制所述单色仪与所述数据采集卡同步开始工作从而保证所述曲线处理模块得到的波普曲线图的准确性。

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