CN104142318A - 用于发光材料组合试样库发光性能自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于发光材料组合试样库发光性能自动测试系统，主要解决现有技术中无法全自动测试试样库中的试样和需要人工同时控制两台电脑，工作效率低的问题。本发明包括一个光学平板，一个平行合成有组合试样库的基板，一个X-Y二维移动平台，一个升降支架，一个光纤支架，一组传输激发光光纤，一组接收发射光光纤，一光纤管，单片机，步进电机，人工操作界面软件。其中单片机控制步进电机运转带动X-Y二维移动平台的移动来测试基板上的试样并记录测试得到的数据结果，人工操作界面控制整个测试过程。本发明实现了组合试样库的全自动测试。本发明可用于对各种发光材料的发光性能进行测试。

Description

用于发光材料组合试样库发光性能自动测试系统

技术领域

本发明属于电子技术领域，更进一步涉及电子设备技术领域中的一种用于发光材料组合试样库发光性能自动测试系统。本发明可用于对各种发光材料的发光性能进行测试。

背景技术

组合化学是近年发展起来的一种新兴的化学合成和制备方法。利用组合化学技术研究发光材料，是采用平行合成的方法制备材料试样库，即在相同环境条件下将相互之间成分不同的材料阵列一次制备在一个基板上形成的试样库。对于这种组合试样库中各试样发光性能的测试和评价也需要在同等环境条件下进行，即平行测试。然而，传统的荧光光谱仪其试样室中每次只能对一种发光材料的发光性能进行测试，而不能将试样库整体放入试样室进行平行测试。这种新兴的样品制备技术与传统设备之间的矛盾，制约了组合化学方法在荧光材料研究方面的应用，也是固体材料组合化学领域急待解决的问题。

北京大学拥有的专利技术“荧光光谱仪外设组合试样库发光性能的测试方法及装置”(专利号CN200410096495.9，授权公告号CN 1065857A)公开了一种适用于荧光光谱仪外设组合试样库发光性能的测试方法及装置。该装置包括:在传统的荧光光谱仪外设置一X-Y二维移动平台，将平行合成的组合试样库放置在X-Y二维移动平台上，将一组传输激发光光纤和一组接收发射光光纤分别从传统荧光光谱仪中引出并集中在一根光纤管内，通过其中一组光纤向试样导入激发光的同时，通过另一组光纤接收试样的发射光，以在荧光光谱仪中测试出试样的发光强度、激发光谱和发射光谱。当一个试样测试完成后，光纤管不动，通过X-Y二维移动平台的移动，使组合试样库的下一个试样移至光纤管的测试位置，继续测试。该装置虽然很好的将传统设备与新技术制作的试样库结合起来，方便了测试的操作过程，但是，该专利技术仍然存在的不足是：该装置使用一台计算机控制，而测试系统用另一台计算机控制，造成了资源的浪费；该装置需要人工同时控制两台电脑，先操作二维移动平台移动，再进行测试系统的测试，并且测试得到的测试数据需要手动控制计算机保存，使得工作效率不高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种用于发光材料组合试样库发光性能自动测试系统，用来实现自动测试。将X-Y二维移动平台用单片机系统控制，单片机与测试系统用同一台电脑控制，进行发光材料组合试样库在荧光光谱仪上的测试。

为实现上述目的，本发明的具体思路是，在北京大学拥有的专利技术“荧光光谱仪外设组合试样库发光性能的测试方法及装置”(专利号CN200410096495.9，授权公告号CN 1065857A)的基础上新增了单片机装置和人工操作界面两个部分。单片机装置是基于AT89C52单片机实现其功能，单片机上的步进电机驱动电路采用ULN2003A集成电路用于驱动步进电机控制X-Y二维移动平台正常工作，单片机上的数据存储模块采用LCSC02模块用于存储样品测试后得到的测试数据。

本发明包括一个光学平板，一个平行合成有组合试样库的基板，一个X-Y二维移动平台，一个升降支架，一个光纤支架，一组传输激发光光纤，一组接收发射光光纤，一光纤管，步进电机，单片机装置，人工操作界面软件。

单片机通过导线与步进电机相连，步进电机通过导线与一个X-Y二维移动平台相连，用于控制移动平台的移动。光学平板上设置升降支架和一个X-Y二维移动平台。再在X-Y二维移动平台上设置一个平行合成有组合试样库的基板，用于放置试样。光纤支架上交叉设置有两个通孔并将其固定在荧光光谱仪的试样室内。一组接收发射光光纤的发射端，固定在光纤支架的一通孔内，并将其对准所述荧光光谱仪的发射单色器光线入口。一组传输激发光光纤的接收端，固定在光纤支架的另一通孔内，并将其对准所述荧光光谱仪的激发单色器光线出口。光纤管设置在升降支架上，接收发射光光纤的接收端与传输发射光光纤的发射端安插在光纤管内，光纤管靠近基板的端部对准平行合成有组合试样库的基板上的试样，人工操作界面设置在荧光光谱仪的计算机上，通过串口线将计算机和单片机连接起来，用来控制整个测试的工作流程。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，由于本发明使用了单片机控制步进电机的运转，进而控制X-Y二维移动平台的移动，解决了现有技术中无法全自动测试试样库中的试样的问题，使得本发明实现了全自动测试试样的目的，完成了发光材料组合试样库的快速测试。单片机上设置有数据存储模块，使得本发明可以自动保存组合试样库试样的测试数据。

第二，由于本发明使用了人工操作界面，使得测试系统和X-Y二维移动平台可以协调进行工作，避免了需要人工同时控制两台电脑的问题，使得本发明大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图1中的1表示一组接收发射光光纤，2表示一组传输发射光光纤，3表示光纤支架，4表示升降支架，5表示光纤管，6表示平行合成有组合试样库的基板，7表示X-Y二维移动平台，8表示光学平板。

具体实施方式：

下面参照附图对本发明作进一步详细描述。

参照图1，本发明的自动测试系统主要由一个光学平板8，一个平行合成有组合试样库的基板6，一个X-Y二维移动平台7，一个升降支架4，一个光纤支架3，一组传输激发光光纤2，一组接收发射光光纤1，一光纤管5，步进电机，单片机装置等组成。

将步进电机分别安装在X-Y二维移动平台7中的平移轴上，然后用导线将步进电机和单片机装置中的步进电机驱动电路连接起来，用于控制X-Y二维移动平台的移动。

将平行合成的组合试样库的基板6放置在一个X-Y二维移动平台7上，将一组传输激发光光纤2和一组接收发射光光纤1分别从传统荧光光谱仪中引出并集中在一根光纤管5内，通过传输激发光光纤2向试样导入激发光的同时，通过另一组接收发射光光纤1接收试样的发射光，以在荧光光谱仪中测试出试样的发光强度以及激发光谱和发射光谱，将光纤管5固定在光纤支架3上，光纤支架3固定在升降支架4上，将升降支架4和X-Y二维移动平台7放置在光学平板8上。当组合试样库基板6上的一个试样测试完成后，光纤管5不动，单片机控制步进电机运转，进而控制X-Y二维移动平台7的移动，使得基板6上的下一个试样移动到光纤管5的测试位置，继续测试，直至测试完试样库的每一个试样。

人工操作界面软件用Visual Basic语言编写，设置有控制X-Y二维移动平台X轴和Y轴移动参数的窗口、测试预留的时间参数的窗口和控制单片机的串口选择参数的窗口，将其安装到荧光光谱仪附带的计算机上，并用串口线将计算机和单片机连接起来，用于人工操作整个测试过程。

本发明的自动测试系统工作原理如下：

操作本发明的系统时，首先根据试样库阵列的间距，确定二维移动步长，向人工操作界面输入X轴和Y轴的移动步长参数，测试预留时间参数和控制单片机的串口选择参数，然后启动荧光光谱仪，开始对试样库基板6上的试样进行光谱的测试，一个试样测试完成并记录数据后，设置在升降支架4上的光纤管5不动，通过单片机控制的步进电机按照计算机程序设定的时间间隔和X轴Y轴移动步长方向来控制承载有试样库基板6的X-Y二维移动平台7移动，使下一个试样自动移动到光纤管5的测试位置，进行测试并记录数据。如此往复，直至完成试样库基板6全部试样的光谱测试。当试样库基板6上试样全部测试完毕后，将计算机上的记录的测试数据通过串口线全部存入到单片机的数据存储模块中，以便进行分析。

Claims (3)

1.一种用于发光材料组合试样库发光性能自动测试系统，包括一个光学平板、一个X-Y二维移动平台、一个平行合成有组合试样库的基板、一升降支架、一光纤支架、一组传输激发光光纤、一组接收发射光光纤、一光纤管、步进电机；其特征在于，所述的单片机通过导线与步进电机相连，所述的步进电机通过导线与一个X-Y二维移动平台(7)相连，用于控制移动平台的移动；所述的光学平板(8)上设置升降支架(4)和一个X-Y二维移动平台(7)；所述的一个X-Y二维移动平台(7)设置一个平行合成有组合试样库的基板(6)，用于放置试样；所述的光纤支架(3)固定在荧光光谱仪的试样室内，所述光纤支架(3)上交叉设置有两个通孔；所述的一组接收发射光光纤(1)的发射端，固定在光纤支架(3)的一通孔内，并将其对准所述荧光光谱仪的发射单色器光线入口；所述的一组传输激发光纤(2)的接收端，固定在光纤支架(3)的另一通孔内，并将其对准所述荧光光谱仪的激发单色器光线出口；所述的光纤管(5)设置在升降支架(4)上，所述的接收发射光光纤(1)的接收端与传输激发光光纤(2)的发射端安插在光纤管(5)内，所述的光纤管(5)靠近基板(6)的端部，并对准平行合成有组合试样库的基板(6)上的试样；所述的人工操作界面设置在荧光光谱仪的计算机上，用串口线将计算机和单片机连接起来，用来控制整个测试的工作流程。

2.根据权利要求1所述的用于发光材料组合试样库发光性能自动测试系统，其特征在于，所述的单片机包括晶振电路、复位电路、电源电路、步进电机驱动电路和数据存储模块；所述的晶振电路通过导线连接到单片机的管脚上，用于设定单片机工作的时钟周期；所述的复位电路通过导线连接到单片机的管脚上，用于单片机的程序复位功能；所述的电源电路通过导线连接到单片机的管脚上，用于给单片机供电；所述的步进电机驱动电路由反相器和常用的小型步进电动机的驱动电路组成，通过导线连接到单片机的管脚上，用于单片机控制步进电机的运转；所述的数据存储模块通过导线连接到单片机的管脚上，用于存储样品测试后得到的测试数据。

3.根据权利要求1所述的用于发光材料组合试样库发光性能自动测试系统，其特征在于，所述的人工操作界面设置有控制X-Y二维移动平台X轴和Y轴移动参数的窗口、测试预留的时间参数的窗口和控制单片机的串口选择参数的窗口，将其安装在荧光光谱仪附带的计算机上，通过串行线将计算机和单片机连接起来，用于操作员控制整个测试过程。