CN105203481A - 一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统及方法 - Google Patents
一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105203481A CN105203481A CN201510605039.0A CN201510605039A CN105203481A CN 105203481 A CN105203481 A CN 105203481A CN 201510605039 A CN201510605039 A CN 201510605039A CN 105203481 A CN105203481 A CN 105203481A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- xenon lamp
- chip microcomputer
- pulse xenon
- module
- pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统及方法，其中数据采集系统由脉冲氙灯点灯模块、电机驱动模块、数据采集模块、单片机以及电源模块配合形成。进行数据采集时，首先由单片机控制光栅电机，转动到对应的波长，滤光片电机转动到波长相对的滤光片位置；接着，单片机控制脉冲氙灯点灯模块，设置点灯脉冲氙灯点灯次数和电路增益，并用一个固定的周期重复氙灯点灯动作；接着，单片机控制数据采集模块的积分和数据转移，实现信号的采集；在信号的采集结束后，单片机读取专用数据寄存器中的信号数据，保存到单片机内存变量中，供数据处理程序使用。本发明提供的方案能够实现快速准确采集脉冲氙灯辐射信号，并且精度高，控制简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据采集技术，具体涉及一种基于脉冲氙灯的分光光度计的数据采集技术。
背景技术
由于脉冲氙灯瞬时产生较大的光能量，所以现有的基于脉冲氙灯的数据采集方法不能够良好地适应脉冲氙灯辐射信号快速变化，无法快速准确的捕捉到较高的脉冲氙灯辐射信号，而且结构较为复杂，造成检测到的信号不稳定，使得A/D采集出来的数据不精确。
发明内容
针对现有基于脉冲氙灯的数据采集技术所存在的结构复杂、采集数据不精确的问题，本发明的目的之一在于提供一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统；本发明的目的之二在于基于该数据采集系统提供一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集方法。由此实现快速准确采集脉冲氙灯辐射信号，并且精度高，控制简单。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
目的1：一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统，所述数据采集系统包括：
脉冲氙灯点灯模块，所述脉冲氙灯点灯模块受控于单片机，对分光光度计中的增益电路、点灯脉冲次数进行控制，以调整脉冲氙灯不同波长辐射信号；
电机驱动模块，所述电机驱动模块受控于单片机对光栅电机和滤光片电机进行控制；
数据采集模块，所述数据采集模块受控于单片机，进行快速准确采集脉冲氙灯辐射信号；
单片机，所述单片机协同控制脉冲氙灯点灯模块、电机驱动模块以及数据采集模块，完成脉冲氙灯辐射信号的检测及采集；
电源模块，所述电源模块电连接脉冲氙灯点灯模块、电机驱动模块、数据采集模块以及单片机。
优选的，所述脉冲氙灯点灯模块包括控制接口电路、数模转换电路、同步输入电路，其中同步输入电路与单片机相连接；单片机与控制接口电路相连接，所述控制接口电路与脉冲氙灯相接；单片机与数模转换电路相连接，所述数模转换电路与脉冲氙灯相接。
优选的，所述电机驱动模块包括波长电机，滤光片电机，狭缝电机，自动样品架电机，所述狭缝电机受控于单片机，驱动分光光度计中相应的狭缝转动；所述波长电机受控于单片机，带动光栅的转动；所述滤光片电机受控于单片机，同步与波长电机进行滤光片的相应切换；所述自动样品架电机受控于单片机，驱动样品架移动至放样品位置，使得样品对光信号进行吸收。
优选的，所述数据采集模块包括了精密积分放大电路，模数转换电路，单片机控制接口电路，其中精密积分放大电路与模数转换电路相连接，把脉冲氙灯放大后的辐射信号进行模数变换；单片机控制接口电路与模数转换电路相连接，把脉冲氙灯辐射信号数字化后通过移位寄存器方式传输给单片机。
目的2：一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集方法，该采集方法由以下步骤实现：
(1)单片机控制光栅电机，转动到对应的波长，滤光片电机转动到波长相对的滤光片位置；
(2)单片机控制脉冲氙灯点灯模块，设置点灯脉冲氙灯点灯次数和电路增益，并用一个固定的周期重复氙灯点灯动作；
(3)单片机根据采样时序，控制数据采集模块的积分和数据转移，实现信号的采集；
(4)信号的采集结束后，单片机读取专用数据寄存器中的信号数据，保存到单片机内存变量中，供数据处理程序使用。
优选的，所述步骤(1)单片机通过电机驱动电路驱动波长电机带动光栅的转动，同时通过电机驱动电路驱动滤光片的相应切换。
优选的，所述步骤(2)中单片机根据波长固定设置好脉冲氙灯电灯次数，具体如下：
190nm≤波长＜200nm,脉冲次数：4
200nm≤波长＜220nm,脉冲次数：2
220nm≤波长＜325nm,脉冲次数：1
325nm≤波长＜750nm,脉冲次数：3
波长：≥750nm,脉冲次数：4
单片机调整增益电路将电信号调整在1V～4V之间。
优选的，所述步骤(3)中由数据采集模块中模数转换电路把脉冲氙灯辐射信号数字化后，通过单片机控制接口电路以移位寄存器方式传输给单片机。
本发明优点在于：
1.同步采集脉冲氙灯辐射信号，保证信号的正确性。
2.脉冲氙灯的点灯次数和电路增益可调，可最优化的平衡全波长段能量。
3.数据采集精度高，控制简单。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明中基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统的系统框图；
图2为本发明中同步采集脉冲氙灯辐射信号的示意图；
图3为本发明中基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集方法的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，其所示为本发明提供的基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统的系统框图。
由图可知，该数据采集系统100包括：脉冲氙灯点灯模块101、电机驱动模块102、数据采集模块103、单片机104以及电源模块105。
其中，脉冲氙灯点灯模块101，其受控于单片机104，对增益电路(数据采集模块中精密积分放大电路的增益电路)、点灯脉冲次数进行控制，以调整脉冲氙灯不同波长辐射信号。
该脉冲氙灯点灯模块101包括控制接口电路、数模转换电路、同步输入电路、电源模块，其中同步输入电路与单片机104相连接；单片机104与控制接口电路相连接，而控制接口电路与脉冲氙灯相接；单片机与数模转换电路相连接，而数模转换电路与脉冲氙灯相接。
具体由电源模块给单片机、数模转换电路、控制接口电路、同步输入电路以及脉冲氙灯供电。
同时单片机根据波长固定设置好脉冲氙灯点灯次数，具体如下：
190nm≤波长＜200nm,脉冲次数：4
200nm≤波长＜220nm,脉冲次数：2
220nm≤波长＜325nm,脉冲次数：1
325nm≤波长＜750nm,脉冲次数：3
波长：≥750nm,脉冲次数：4
单片机调整增益电路将电信号调整在1V～4V之间。
电机驱动模块102，其受控于单片机104对光栅电机和滤光片电机进行控制。
该电机驱动模块包括波长电机，滤光片电机，狭缝电机，自动样品架电机。
狭缝电机受控于单片机，驱动分光光度计中相应的狭缝转动；
波长电机受控于单片机，带动光栅的转动；
滤光片电机受控于单片机，同步与波长电机进行滤光片的相应切换；
自动样品架电机受控于单片机，驱动样品架移动至放样品位置，使得样品对光信号进行吸收。
数据采集模块103，其受控于单片机104，进行快速准确采集脉冲氙灯辐射信号。
该数据采集模块103包括了精密积分放大电路，模数转换电路，单片机控制接口电路，其中精密积分放大电路与模数转换电路相连接，把脉冲氙灯放大后的辐射信号进行模数变换；单片机控制接口电路与模数转换电路相连接，把脉冲氙灯辐射信号数字化后通过移位寄存器方式传输给单片机。
其中，在精密积分放大电路中放入了增益电路，单片机通过单片机控制接口电路对精密积分放大电路中的增益电路进行控制，以此灵活调整脉冲氙灯不同波长辐射信号。
由此结构的数据采集模块103具体为一款16位精度，CMOS结构串行比较型A/D转换器与两片8位移位寄存器组成的电路，在每个20ms周期内的第16ms，直接读取高8位与低8位的数据。由此构成的数据采集模块103能够快速准确采集脉冲氙灯辐射信号，并且精度高，控制简单。
单片机104，其协同控制脉冲氙灯点灯模块101、电机驱动模块102以及数据采集模块103，完成脉冲氙灯辐射信号的检测及采集。
电源模块105，其分别电连接脉冲氙灯点灯模块101、电机驱动模块102、数据采集模块103以及单片机104，为它们提供稳定的工作电源，保证整个系统的稳定运行。
基于上述方案构成的基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统，其进行脉冲氙灯的快速简便数据采集过程如下(参见图3)：
(1)单片机首先控制光栅电机，转动到对应的波长；同时控制滤光片电机转动到波长相对的滤光片位置。
具体的，单片机控制电机驱动模块，由电机驱动模块来控制光栅电机、滤光片电机进行动作。该单片机具体通过电机驱动电路驱动波长电机带动光栅的转动，同时通过电机驱动电路驱动滤光片电机，由滤光片电机驱动滤光片的相应切换。
(2)单片机控制脉冲氙灯点灯模块，设置点灯脉冲氙灯点灯次数和电路增益，并用一个固定的周期重复氙灯点灯动作。
该步骤中，通过单片机对增益电路控制、点灯脉冲次数的设置，实现灵活调整脉冲氙灯不同波长辐射信号。其中，点灯信号为20ms一个周期，具体的如图2所示，同步采集脉冲氙灯辐射信号，可有效保证信号的正确性。
其中“放大板HOLD信号”与“放大板RST信号”是控制积分放大电路，“脉冲氙灯CLK信号”是脉冲氙灯的点灯信号，点灯的脉冲次数根据脉冲氙灯不同波长辐射信号可以自动选择1～3次。
“放大板HOLD信号”为积分保持信号，需要设置为低电平；“放大板RST信号”为复位信号。
单片机根据不同的波长控制脉冲氙灯CLK信号的次数，
具体如下：
190nm≤波长＜200nm,脉冲次数：4
200nm≤波长＜220nm,脉冲次数：2
220nm≤波长＜325nm,脉冲次数：1
325nm≤波长＜750nm,脉冲次数：3
波长：≥750nm,脉冲次数：4
每个周期为20ms,在16ms时单片机进行A/D采样。
(3)单片机根据采样时序，控制数据采集模块的积分和数据转移，实现信号的采集。
由于数据采集模块，用一款16位精度，CMOS结构串行比较型A/D转换器与两片8位移位寄存器组成的电路，在每个20ms周期内的第16ms，直接读取高8位与低8位的数据(如图2所示)。
本方案在信号采集时，首先采用了直接对脉冲氙灯辐射信号进行积分放大的精密积分放大电路，相对于原来对脉冲氙灯辐射信号先进行跨阻放大后再积分的形式，整个电路简单、响应速度快等特点；然后把放大后脉冲氙灯辐射信号采用一款16位精度，CMOS结构逐次逼近寄存器型A/D转换器与两片8位移位寄存器组成的电路提供给单片机数据。
(4)信号的采集结束后，单片机读取专用数据寄存器中的信号数据，保存到单片机内存变量中，供数据处理程序使用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统包括：
脉冲氙灯点灯模块，所述脉冲氙灯点灯模块受控于单片机，对分光光度计中的增益电路、点灯脉冲次数进行控制，以调整脉冲氙灯不同波长辐射信号；
电机驱动模块，所述电机驱动模块受控于单片机对光栅电机和滤光片电机进行控制；
数据采集模块，所述数据采集模块受控于单片机，进行快速准确采集脉冲氙灯辐射信号；
单片机，所述单片机协同控制脉冲氙灯点灯模块、电机驱动模块以及数据采集模块，完成脉冲氙灯辐射信号的检测及采集；
电源模块，所述电源模块电连接脉冲氙灯点灯模块、电机驱动模块、数据采集模块以及单片机。
2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统，其特征在于，所述脉冲氙灯点灯模块包括控制接口电路、数模转换电路、同步输入电路，其中同步输入电路与单片机相连接；单片机与控制接口电路相连接，所述控制接口电路与脉冲氙灯相接；单片机与数模转换电路相连接，所述数模转换电路与脉冲氙灯相接。
3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统，其特征在于，所述电机驱动模块包括波长电机，滤光片电机，狭缝电机，自动样品架电机，所述狭缝电机受控于单片机，驱动分光光度计中相应的狭缝转动；所述波长电机受控于单片机，带动光栅的转动；所述滤光片电机受控于单片机，同步与波长电机进行滤光片的相应切换；所述自动样品架电机受控于单片机，驱动样品架移动至放样品位置，使得样品对光信号进行吸收。
4.根据权利要求1所述的一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统，其特征在于，所述数据采集模块包括了精密积分放大电路，模数转换电路，单片机控制接口电路，其中精密积分放大电路与模数转换电路相连接，把脉冲氙灯放大后的辐射信号进行模数变换；单片机控制接口电路与模数转换电路相连接，把脉冲氙灯辐射信号数字化后通过移位寄存器方式传输给单片机。
5.一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集方法，其特征在于，所述采集方法由以下步骤实现：
(1)单片机控制光栅电机，转动到对应的波长，滤光片电机转动到波长相对的滤光片位置；
(2)单片机控制脉冲氙灯点灯模块，设置点灯脉冲氙灯点灯次数和电路增益，并用一个固定的周期重复氙灯点灯动作；
(3)单片机根据采样时序，控制数据采集模块的积分和数据转移，实现信号的采集；
(4)信号的采集结束后，单片机读取专用数据寄存器中的信号数据，保存到单片机内存变量中，供数据处理程序使用。
6.根据权利要求5所述的一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集方法，其特征在于，所述步骤(1)单片机通过电机驱动电路驱动波长电机带动光栅的转动，同时通过电机驱动电路驱动滤光片的相应切换。
7.根据权利要求5所述的一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集方法，其特征在于，所述步骤(2)中单片机根据波长固定设置好脉冲氙灯电灯次数，具体如下：
190nm≤波长＜200nm,脉冲次数：4
200nm≤波长＜220nm,脉冲次数：2
220nm≤波长＜325nm,脉冲次数：1
325nm≤波长＜750nm,脉冲次数：3
波长：≥750nm,脉冲次数：4
单片机调整增益电路将电信号调整在1V～4V之间。
8.根据权利要求5所述的一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集方法，其特征在于，所述步骤(3)中由数据采集模块中模数转换电路把脉冲氙灯辐射信号数字化后，通过单片机控制接口电路以移位寄存器方式传输给单片机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510605039.0A CN105203481A (zh) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | 一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510605039.0A CN105203481A (zh) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | 一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105203481A true CN105203481A (zh) | 2015-12-30 |
Family
ID=54951276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510605039.0A Pending CN105203481A (zh) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | 一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105203481A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110095190A (zh) * | 2018-01-31 | 2019-08-06 | 株式会社岛津制作所 | 脉冲光信号采样方法以及脉冲光源光谱仪 |
| CN111624167A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-04 | 尤尼柯（上海）仪器有限公司 | 氙灯型超微量光度计装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100363735C (zh) * | 2004-08-06 | 2008-01-23 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 海水中多种有机污染物现场光学测量装置及检测方法 |
| CN101403695A (zh) * | 2008-11-12 | 2009-04-08 | 天津大学 | 快速在线测量水体叶绿素浓度荧光仪 |
| CN101477050A (zh) * | 2009-02-02 | 2009-07-08 | 西南科技大学 | 多环芳烃三维荧光在线检测仪 |
| CN201689045U (zh) * | 2010-02-26 | 2010-12-29 | 北京东西分析仪器有限公司 | 便携式紫外可见分光光度计 |
| CN201788146U (zh) * | 2010-08-31 | 2011-04-06 | 中国农业大学 | 脉冲氙灯式土壤养分测试仪 |
| CN102147365A (zh) * | 2010-12-22 | 2011-08-10 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种手持式生物荧光检测仪及检测方法 |
| CN202663637U (zh) * | 2012-05-04 | 2013-01-09 | 天津大学 | 脉冲氙灯控制器 |
| CN104034667A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种在线式分光测色仪及其使用方法 |
-
2015
- 2015-09-21 CN CN201510605039.0A patent/CN105203481A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100363735C (zh) * | 2004-08-06 | 2008-01-23 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 海水中多种有机污染物现场光学测量装置及检测方法 |
| CN101403695A (zh) * | 2008-11-12 | 2009-04-08 | 天津大学 | 快速在线测量水体叶绿素浓度荧光仪 |
| CN101477050A (zh) * | 2009-02-02 | 2009-07-08 | 西南科技大学 | 多环芳烃三维荧光在线检测仪 |
| CN201689045U (zh) * | 2010-02-26 | 2010-12-29 | 北京东西分析仪器有限公司 | 便携式紫外可见分光光度计 |
| CN201788146U (zh) * | 2010-08-31 | 2011-04-06 | 中国农业大学 | 脉冲氙灯式土壤养分测试仪 |
| CN102147365A (zh) * | 2010-12-22 | 2011-08-10 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种手持式生物荧光检测仪及检测方法 |
| CN202663637U (zh) * | 2012-05-04 | 2013-01-09 | 天津大学 | 脉冲氙灯控制器 |
| CN104034667A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-09-10 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种在线式分光测色仪及其使用方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨威: "《电路与计算机原理综合实验》", 31 December 2017 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110095190A (zh) * | 2018-01-31 | 2019-08-06 | 株式会社岛津制作所 | 脉冲光信号采样方法以及脉冲光源光谱仪 |
| CN111624167A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-09-04 | 尤尼柯（上海）仪器有限公司 | 氙灯型超微量光度计装置 |
| CN111624167B (zh) * | 2020-05-22 | 2023-03-14 | 尤尼柯（上海）仪器有限公司 | 氙灯型超微量光度计装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106444505B (zh) | 一种多通道同步信号采集系统 | |
| CN103781253B (zh) | 一种控制宽带光源光强稳定的方法与装置 | |
| CN102564592A (zh) | 脉冲闪光灯辐射光谱测量装置和测量方法 | |
| CN105203481A (zh) | 一种基于脉冲氙灯的分光光度计数据采集系统及方法 | |
| CN104539857A (zh) | 光电流读出电路及自适应光强成像阵列电路及其控制方法 | |
| CN103904987A (zh) | 一种二自由度太阳能跟踪装置 | |
| CN105548854A (zh) | 光电辐射传感器响应时间测试装置 | |
| CN104390701A (zh) | 一种脉冲氙灯-ccd小型光谱仪系统以及光源外部同步方法 | |
| CN202994624U (zh) | 一种颗粒计数器采用的计数系统 | |
| CN104460409A (zh) | 一种具有反馈光强度自适应调节的激光自混合干涉系统 | |
| CN109029714A (zh) | 一种新型多功能太阳光度计 | |
| CN107231120A (zh) | 一种小型太阳能跟踪系统 | |
| CN102944774A (zh) | 配电终端模拟量精度自动校验装置及其校验方法 | |
| CN204028707U (zh) | 一种太阳能电池板自动跟踪系统 | |
| CN106292379B (zh) | 一种多通道信号采集系统及采集方法 | |
| CN109506900B (zh) | 一种用于近红外相机的成像帧率检测系统及其检测方法 | |
| CN111384877A (zh) | 电动工具及其控制方法 | |
| CN104458017A (zh) | 一种高频窄脉冲能量的测量装置及方法 | |
| CN204203743U (zh) | 一种光谱仪的信号采集系统 | |
| CN202133373U (zh) | 一种极窄脉宽单脉冲激光光斑探测装置 | |
| CN201413231Y (zh) | 一种led光学信号采集电路 | |
| CN103925994A (zh) | 提高dmd哈达玛变换光谱仪编码效率的电学结构 | |
| CN205138640U (zh) | 一种用于光谱采集的光源及阵列探测器驱动系统 | |
| CN107272485A (zh) | 一种基于低速adc的脉冲信号采集装置及方法 | |
| CN105226976B (zh) | 基于fpga电路的直流分量提取方法、装置及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151230 |