CN105403310A - 一种光谱测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种光谱测量装置，涉及光电技术领域，成本很低，并且结构简单，操作维护很便捷，十分便于大规模地推广使用。本发明的方法包括：圆形转盘（1）由12个金属制成的扇形状金属（8）组成，制成各个扇形状金属（8）的金属的红线互不相同；所有扇形状金属（8）靠近圆形转盘（1）的中心的部分相连，并与圆形转盘（1）下方的圆柱杆相连，舵机（3）通过圆柱杆带动圆形转盘（1）转动；单片机（4）用于控制舵机（3）在每一个周期中转动30度，舵机（3）通过圆柱杆带动圆形转盘（1）同步转动30度；两个角度传感器（5）分别固定在绝缘木质（14）上，且均与单片机（4）连接；验电器（6）的两片金属箔（15）分别固定并连接在两个套环（16）上，两个套环（16）分别固定并连接在两个角度传感器（5）的转轴（13）上。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光谱测量装置。
背景技术
在各类工农生产领域，需要测量生产环境下的环境光谱，例如：不同频率的光对植物生长的影响不同，红光能促进叶绿素的形成，影响植物开花、茎的伸长和种子萌发；蓝、紫光能抑制植物的伸长而形成矮态，还能促进花青素等植物色素的形成。因此在植物育种和生长实验中，需要严格测量并控制环境光谱。
目前，在光谱测量方面，主要是采用由激光器制成的基于光的频率标原理的传感器来测定光的频率，在通过调用数据库和计算机进行对比分析，得到所测定光的频率的量化值，从而测定光谱。由于这类传感器的精度和智能化较高，广泛应用在各类实验室和很多科研机构中。
但是，使用这种传感器需要配置一整套的测量、计算系统，以及很多其他的伺服设备，虽然能够满足实验室中对于精度的要求，但是由于价格昂贵且系统复杂难以操作维护，尤其是在种植大棚、地窖等仅需要粗略测量光谱的生产场景中，难以大规模地推广使用。
发明内容
本发明的实施例提供一种光谱测量装置，成本很低，并且结构简单，操作维护很便捷，十分便于大规模地推广使用。
为达到上述目的，本发明的实施例提供一种光谱测量装置，包括：圆形转盘1、深色绝缘外壳2、舵机3、单片机4、角度传感器5、验电器6、导线7、扇形状金属8、绝缘支架9、导体10、金属球11、金属杆12、转轴13、绝缘木质14、金属箔15和套环16；
所述圆形转盘1安装在所述深色绝缘外壳2中；
所述圆形转盘1由12个金属制成的扇形状金属8组成，制成各个扇形状金属8的金属的红线互不相同，且每一个扇形状金属8对应的圆心角呈25度，不同的扇形状金属8之间均相差5度，通过空气隔开；所有扇形状金属8靠近所述圆形转盘1的中心的部分相连，并与所述圆形转盘1下方的圆柱杆相连，所述舵机3通过所述圆柱杆带动所述圆形转盘1转动；
所述单片机4用于控制所述舵机3在每一个周期中转动30度，所述舵机3通过所述圆柱杆带动所述圆形转盘1同步转动30度；
所述外壳2设置缺口，所述缺口所述扇形状金属8，所述缺口两侧分别与两根绝缘支架9固连，两根绝缘支架9连接所述导体10，所述导体10与所述导线7连接，所述导线7与所述验电器6的金属球11连接，所述金属球11连接所述验电器6的金属杆12；
所述金属杆12的末端分别与两个角度传感器5各自的转轴13相连，两个角度传感器5分别固定在所述绝缘木质14上，且均与所述单片机4连接；
所述验电器6的两片金属箔15分别固定并连接在两个套环16上，两个套环16分别固定并连接在两个角度传感器5的转轴13上。
本发明实施例提供的光谱测量装置，通过圆形转盘、不同红线的金属制成的扇形状金属和单片机等元件组成的光谱测量装置，根据每种金属的红限不同从而估测待测量入射光的频率的原理，实现了对于环境光谱的简单的量化测量。并且本实施例中提供的光谱测量装置不需要设置复杂的控制、计算或数据系统，成本很低，并且结构简单，操作维护很便捷，十分便于大规模地推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的光谱测量装置结构的主视图；
图2为本发明实施例提供的光谱测量装置结构的仰视图；
图3为本发明实施例提供的光谱测量装置结构中的验电器的局部结构示意图；
图4为本发明实施例提供的实现角度检测功能的电路图；
对于附图中的各标号用于表示：1-圆形转盘、2-深色绝缘外壳、3-舵机、4-单片机、5-角度传感器、6-验电器、7-导线、8-扇形状金属、9-绝缘支架、10-导体、11-金属球、12-金属杆、13-转轴、14-绝缘木质、15-金属箔、16-套环、17-待测量入射光。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明实施例提供一种光谱测量装置，如图1至图3所示，包括：圆形转盘1、深色绝缘外壳2、舵机3、单片机4、角度传感器5、验电器6、导线7、扇形状金属8、绝缘支架9、导体10、金属球11、金属杆12、转轴13、绝缘木质14、金属箔15和套环16；
所述圆形转盘1安装在所述深色绝缘外壳2中。
所述圆形转盘1由12个金属制成的扇形状金属8组成，制成各个扇形状金属8的金属的红线互不相同，且每一个扇形状金属8对应的圆心角呈25度，不同的扇形状金属8之间均相差5度，通过空气隔开。所有扇形状金属8靠近所述圆形转盘1的中心的部分相连，并与所述圆形转盘1下方的圆柱杆相连，所述舵机3通过所述圆柱杆带动所述圆形转盘1转动。
所述单片机4用于控制所述舵机3在每一个周期中转动30度，所述舵机3通过所述圆柱杆带动所述圆形转盘1同步转动30度。
所述外壳2设置缺口，所述缺口所述扇形状金属8，所述缺口两侧分别与两根绝缘支架9固连，两根绝缘支架9连接所述导体10，所述导体10与所述导线7连接，所述导线7与所述验电器6的金属球11连接，所述金属球11连接所述验电器6的金属杆12。
所述金属杆12的末端分别与两个角度传感器5各自的转轴13相连，两个角度传感器5分别固定在所述绝缘木质14上，且均与所述单片机4连接。
所述验电器6的两片金属箔15分别固定并连接在两个套环16上，两个套环16分别固定并连接在两个角度传感器5的转轴13上。
在本实施例中，在初始状态时，两片金属箔15紧贴。
当待测量入射光照射到一块扇形状金属8，并且待测量入射光的频率大于所照射到的扇形状金属8的红限时，所照射到的扇形状金属8表面逸出光电子，逸出的光电子经过与所照射到的扇形状金属8的表面相接触的导体，通过所述导线7流入所述验电器6的金属球11，再经由所述验电器6的金属杆12使两片金属箔15带上同种电荷，两片金属箔15由于电磁力相互排斥而张开，两片金属箔15带动两个套环16转动，两个套环16带动角度传感器5的转轴转动。
所述角度传感器5，用于采集转轴转动的偏转角度，并得到偏转角度的模拟信号，再经A/D转换电路将转换成数字信号的偏转角度向所述单片机4传输。
所述单片机4，用于根据所述角度传感器5发送的偏转角度的大小，判定待测量入射光的频率是否大于照射到的扇形状金属8的红限。
其中，由于当待测量入射光照射某种扇形状金属8时，若待测量入射光的频率小于所照射的扇形状金属8的红限，则所照射的扇形状金属8表面没有光电子逸出，角度传感器5检测出转轴偏转角度为零，因此单片机4显示待测量入射光的频率小于该金属红限。又由于外壳2缺口缘故，转盘1每次转动30度时，缺口正对的金属恰好能被待测量入射光17照射而其他种类金属不能被待测量入射光17照射。通过舵机3驱动，每种扇形状金属8均能依次通过缺口而被待测量入射光17照射，且所有金属外侧都依次与绝缘支架9交集处的导体10接触。当待测量入射光17照射某种金属时，若待测量入射光17的频率大于该金属的红限，则该种金属表面就逸出光电子，光电子经过与金属表面相接触的导体10，通过外面导线7流入验电器6的金属球11，再经由验电器6的金属杆12使金属箔15带上同种电荷，因而金属箔15彼此排斥而张开。当原来紧贴着的两片金属箔15分别张开时，与金属箔15固连的两个套环16分别带动角度传感器6的转轴13转动。进一步的，如图4所示的，角度传感器5检测出转轴13偏转角度，取得模拟信号，再经A/D转换电路转换成数字信号送给单片机控制系统进行角度大小的判断，显示出待测量入射光的频率大于该金属红限。当待测量入射光17照射某种金属时，若待测量入射光17的频率小于该金属的红限，则该种金属表面没有光电子逸出，从而角度传感器5检测出转轴13偏转角度为零，因此单片机4显示待测量入射光的频率小于该金属红限。它根据每种金属的红限不同，估测出待测量入射光的频率，在评估哪种频率光对植物生长最有利时实现量化判断。
进一步的，所述单片机4还用于控制所述舵机3连续转动360度，并对于每一个扇形状金属8，判定待测量入射光的频率是否大于照射到的扇形状金属8的红限。例如：圆形转盘1每次转动30度时，外壳2的缺口正对的扇形状金属8恰好能被待测量入射光照射，并遮蔽其他11个扇形状金属8不被待测量入射光照射。单片机4控制舵机3连续转动360度，使得每一个扇形状金属均能依次通过缺口而被待测量入射光照射，并且所有扇形状金属8外侧都依次与导体10接触，以便于传输光电子。转盘转完一周，12个扇形状金属8也均被待测量入射光照射，从而通过判定待测量入射光的频率是否大于照射到的扇形状金属8的红限，单片机4显示出待测量入射光的频率的大致频率范围。
本发明实施例提供的光谱测量装置，通过圆形转盘、不同红线的金属制成的扇形状金属和单片机等元件组成的光谱测量装置，根据每种金属的红限不同从而估测待测量入射光的频率的原理，实现了对于环境光谱的简单的量化测量。并且本实施例中提供的光谱测量装置不需要设置复杂的控制、计算或数据系统，成本很低，并且结构简单，操作维护很便捷，十分便于大规模地推广使用。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种光谱测量装置，其特征在于，包括：圆形转盘（1）、深色绝缘外壳（2）、舵机（3）、单片机（4）、角度传感器（5）、验电器（6）、导线（7）、扇形状金属（8）、绝缘支架（9）、导体（10）、金属球（11）、金属杆（12）、转轴（13）、绝缘木质（14）、金属箔（15）和套环（16）；
所述圆形转盘（1）安装在所述深色绝缘外壳（2）中；
所述圆形转盘（1）由12个金属制成的扇形状金属（8）组成，制成各个扇形状金属（8）的金属的红线互不相同，且每一个扇形状金属（8）对应的圆心角呈25度，不同的扇形状金属（8）之间均相差5度，通过空气隔开；所有扇形状金属（8）靠近所述圆形转盘（1）的中心的部分相连，并与所述圆形转盘（1）下方的圆柱杆相连，所述舵机（3）通过所述圆柱杆带动所述圆形转盘（1）转动；
所述单片机（4）用于控制所述舵机（3）在每一个周期中转动30度，所述舵机（3）通过所述圆柱杆带动所述圆形转盘（1）同步转动30度；
所述外壳（2）设置缺口，所述缺口所述扇形状金属（8），所述缺口两侧分别与两根绝缘支架（9）固连，两根绝缘支架（9）连接所述导体（10），所述导体（10）与所述导线（7）连接，所述导线（7）与所述验电器（6）的金属球（11）连接，所述金属球（11）连接所述验电器（6）的金属杆（12）；
所述金属杆（12）的末端分别与两个角度传感器（5）各自的转轴（13）相连，两个角度传感器（5）分别固定在所述绝缘木质（14）上，且均与所述单片机（4）连接；
所述验电器（6）的两片金属箔（15）分别固定并连接在两个套环（16）上，两个套环（16）分别固定并连接在两个角度传感器（5）的转轴（13）上。
2.根据权利要求1所述的光谱测量装置，其特征在于，在初始状态，两片金属箔（15）紧贴；
当待测量入射光照射到一块扇形状金属（8），并且待测量入射光的频率大于所照射到的扇形状金属（8）的红限时，所照射到的扇形状金属（8）表面逸出光电子，逸出的光电子经过与所照射到的扇形状金属（8）的表面相接触的导体，通过所述导线（7）流入所述验电器（6）的金属球（11），再经由所述验电器（6）的金属杆（12）使两片金属箔（15）带上同种电荷，两片金属箔（15）由于电磁力相互排斥而张开，两片金属箔（15）带动两个套环（16）转动，两个套环（16）带动角度传感器（5）的转轴转动；
所述角度传感器（5），用于采集转轴转动的偏转角度，并得到偏转角度的模拟信号，再经A/D转换电路将转换成数字信号的偏转角度向所述单片机（4）传输；
所述单片机（4），用于根据所述角度传感器（5）发送的偏转角度的大小，判定待测量入射光的频率是否大于照射到的扇形状金属（8）的红限。
3.根据权利要求1所述的光谱测量装置，其特征在于，所述单片机（4）还用于控制所述舵机（3）连续转动360度，并对于每一个扇形状金属（8），判定待测量入射光的频率是否大于照射到的扇形状金属（8）的红限。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20180508 Address after: 211500 Xiong Feng Xiong Road, Liuhe District, Nanjing, Jiangsu Province, No. 5 Patentee after: Nanjing Kangzhuo Environmental Science and Technology Co., Ltd. Address before: 211167 1 Hong Kong Avenue, Jiangning Science Park, Nanjing, Jiangsu Patentee before: Nanjing Institute of Technology |
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| TR01 | Transfer of patent right |