CN105891146A - 用于光谱检测的智能终端及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于光谱检测的智能终端，包括内部的印刷电路板和CPU，包含光源模块、探测模块、传输模块、数据处理与分析模块、显示模块；本发明还提供一种利用所述智能终端检测物质的方法，光源模块对待检测物品进行光源照射，探测模块探测被物品吸收后的反射光，并将所获取光谱数据传输给App应用程序；App应用程序上传给云台服务器，云台服务器对上传的光谱数据和云台服务器里的标准光谱数据进行分析与匹配，将结果回传给App应用程序，App应用程序将检测结果呈现给用户，本发明通过集成到智能终端提高了光谱仪的便携性，增加了智能终端的功能，通过云台服务器提高其检测准确性。

Description

用于光谱检测的智能终端及其检测方法

技术领域

本发明属于光谱仪领域，具体涉及一种用于光谱检测的智能终端及其检测方法。

背景技术

光谱仪被广泛应用在物品检测领域。传统的光谱仪体积较大，并且光谱数据一般都存在其自带本地存储器中，故而其一般与工控机结合使用，通过上位机控制光谱仪和分析光谱数据，不便于随身携带，使用门槛较高。

随着科学技术日新月异地发展和众多前沿学科的相互交叉、渗透和融合，小型化、微型化、集成化、智能化、多功能、抗震动干扰能力强、对电源和温控要求低，又能成批生产、价格低廉、性能稳定可靠、使用方便的微型光谱仪有了实现的可能。

随着移动互联的时代来临，人们借助手机、嵌入式设备等智能终端可以方便的上网并获取大量信息。新型传感器与智能终端相结合，增加智能终端获取信息的方式，通过互联网连接云后台，可以极大的丰富智能终端的功能，为人们生活带来方便。同时由于云后台海量的数据库和强大的计算速度，可以使得智能终端的克服自身容量偏小、计算速度有限的不足。

当前社会上存在着一些食品安全问题、假冒伪劣产品问题，严重影响着人们的生活质量。如果我们运用光谱仪帮助大家鉴定物品的组成成分和含量，将有效解决上述问题。因而一种携带方便、使用简单、能够检测物品质量的终端设备大有用武之地。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于光谱检测的智能终端及其检测方法。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种用于光谱检测的智能终端，包括内部的印刷电路板和CPU，包含光源模块、探测模块、传输模块、数据处理与分析模块、显示模块；所述光源模块用于向待测物质发射近红外光；所述探测模块用于探测从待测物质反射回的近红外光；所述传输模块用于控制光源模块和探测模块并将获取的光谱数据传输给智能终端；所述数据处理与分析模块用于对光谱数据分析、计算和预处理；所述显示模块用于显示最终的光谱分析结果。

作为优选方式，所述光源模块嵌设在智能终端外部并与内部印刷电路板的接口相连，光源模块包含一个或多个发光二极管LED。

作为优选方式，探测模块嵌设在智能终端外部并与内部印刷电路板的接口相连；探测模块包含光学部分和探测器部分，光学部分包含漫射器、滤波片，探测器为CCD或CMOS阵列。这些结构是实现单个光谱仪的常见基本结构。

作为优选方式，传输模块包含系列寄存器，其位于智能终端内部，与内部的印刷电路板相连并通过印刷电路板上的导线与智能终端的CPU相连。

作为优选方式，数据处理与分析模块是位于手机内部的印刷电路板上的基于arm架构的SOC芯片。

作为优选方式，显示模块嵌设在智能终端外部并与内部印刷电路板的接口相连，包括显示屏。

本发明还提供一种利用所述智能终端检测物质的方法，包括如下步骤：

①在智能终端内嵌入App应用程序，所述App应用程序用于控制光源模块、探测模块、传输模块、数据处理与分析模块、显示模块；

②调整好智能终端与待检测物品的位置，通过App应用程序控制智能终端中光源模块对待检测物品进行光源照射，然后通过探测模块探测被物品吸收后的反射光，并将所获取光谱数据传输给App应用程序；

③App应用程序对光谱数据进行预处理后通过网络上传给云台服务器，所述云台服务器存储各类物质成分的标准光谱数据；

④云台服务器对上传的光谱数据和云台服务器里的标准光谱数据进行分析与匹配，得到待测物品物质成分的定性和定量数据，再通过网络将结果回传给智能终端上App应用程序，App应用程序即可将检测结果呈现给用户。

本发明的有益效果为：

1本发明对比现有的光谱仪检测技术，通过与智能终端集成的方式，减小了传统光谱仪的体积，从而便于随身携带；

2本发明将光谱检测装置加入到智能终端中，增加了智能终端的功能，从而为智能终端上面的二次开发提供了数据，智能终端应用开发者可以借助接口开发出更多的应用；

3本发明采用客户端-服务器的模式，借助网络的广泛普及和云台服务器存储量大和计算速度快的特性，使得作为客户端的智能终端不需要大存储器和高计算速度，而云台服务器利用硬件和算法的优势，极大的提高光谱检测的准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的数据传输流程。

图3为智能终端为手机的外观示意图。

图4为使用该智能终端进行检测的步骤流程图。

其中，1为光源模块，2为探测模块。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本实施例为一种用于光谱检测的智能手机终端，包括内部的印刷电路板和CPU，包含光源模块1、探测模块2、传输模块、数据处理与分析模块、显示模块；所述光源模块用于向待测物质发射近红外光；所述探测模块用于探测从待测物质反射回的近红外光；所述传输模块用于控制光源模块和探测模块并将获取的光谱数据传输给智能终端；所述数据处理与分析模块用于对光谱数据分析、计算和预处理；所述显示模块用于显示最终的光谱分析结果。智能终端的供电电源由内部的印刷电路板提供。

所述光源模块嵌设在手机外部并与内部印刷电路板的接口相连，光源模块包含一个或多个发光二极管LED。本实施例中光源模块嵌在手机后背壳上。

探测模块嵌设在手机外部并与内部印刷电路板的接口相连；探测模块包含光学部分和探测器部分，光学部分包含漫射器、滤波片，探测器为CCD或CMOS阵列。这些结构是实现单个光谱仪的常见基本结构，以常见结构形式即可实现功能。本实施例中探测模块位于智能终端的后背壳上，与光源模块相邻。

探测模块与光源模块相邻，需要将分光器件和探测器集成到一起，可以包含滤波片或者光栅等器件，然后再配合一些阵列透镜，实现不同波段的探测光分离；然后再使用CCD或CMOS阵列进行探测，获取各个频段光谱强度。下一步进行模数转换，将探测器获取的模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传给传输模块。

传输模块包含系列寄存器，其位于智能终端内部，与内部的印刷电路板相连并通过印刷电路板上的导线与智能终端的CPU相连。其采用存储空间映射方式(Memory－mapped)，智能终端CPU通过I/O端口对光源模块或者探测模块发送控制指令，也可以直接访问传输模块的寄存器。其数据传输流程如图2所示。

手机cpu可以直接从传输模块中的寄存器获取数据，并进行预处理和计算。由此，基于手机操作系统(安卓、IOS等)开发的应用程序可以方便的利用光谱数据做更多开发。

数据处理与分析模块是位于手机内部的印刷电路板上的基于arm架构的SOC芯片。是整个智能终端的核心部分。

显示模块嵌设在手机外部并与内部印刷电路板的接口相连，包括显示屏，用于显示最终的光谱分析结果。

光源模块、探测模块、显示模块均嵌在手机外面以便与外界进行数据交互。传输模块、数据处理与分析模在手机内部的印刷电路板上，各模块均由手机内部印刷电路板供电，其外观如图3所示。

为了节省手机外观空间，在手机中光源模块可以与手机摄像头闪光灯置于同样的位置，根据探测需求安装指定规格的发光二极管。

本实施例还提供一种利用所述智能终端检测物质的方法，包括如下步骤：

①在智能终端内嵌入App应用程序，所述App应用程序用于控制光源模块、探测模块、传输模块、数据处理与分析模块、显示模块；

②调整好智能终端与待检测物品的位置，通过App应用程序控制智能终端中光源模块对待检测物品进行光源照射，然后通过探测模块探测被物品吸收后的反射光，并将所获取光谱数据传输给App应用程序；

③App应用程序对光谱数据进行预处理后通过网络模块上传给云台服务器，网络模块为WIFI/4G网络，网络所述云台服务器存储各类物质成分的标准光谱数据；已经由实验人员事先将大量标准光谱数据上传，并结合高性能算法的匹配分析程序。

④云台服务器对上传的光谱数据和云台服务器里的标准光谱数据进行分析与匹配，得到待测物品物质成分的定性和定量数据，再通过网络将结果回传给智能终端上App应用程序，App应用程序即可将检测结果呈现给用户，以便呈现检测结果，结果为所述待测物品含有哪些物质成分以及每种成分的具体含量。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种用于光谱检测的智能终端，包括内部的印刷电路板和CPU，其特征在于：包含光源模块、探测模块、传输模块、数据处理与分析模块、显示模块；所述光源模块用于向待测物质发射近红外光；所述探测模块用于探测从待测物质反射回的近红外光；所述传输模块用于控制光源模块和探测模块并将获取的光谱数据传输给智能终端；所述数据处理与分析模块用于对光谱数据分析、计算和预处理；所述显示模块用于显示最终的光谱分析结果。

2.根据权利要求1所述的用于光谱检测的智能终端，其特征在于：所述光源模块嵌设在智能终端外部并与内部印刷电路板的接口相连，光源模块包含一个或多个发光二极管LED。

3.根据权利要求1所述的用于光谱检测的智能终端，其特征在于：探测模块嵌设在智能终端外部并与内部印刷电路板的接口相连；探测模块包含光学部分和探测器部分，光学部分包含漫射器、滤波片，探测器为CCD或CMOS阵列。

4.根据权利要求1所述的用于光谱检测的智能终端，其特征在于：传输模块包含系列寄存器，其位于智能终端内部，与内部的印刷电路板相连并通过印刷电路板上的导线与智能终端的CPU相连。

5.根据权利要求1所述的用于光谱检测的智能终端，其特征在于：数据处理与分析模块是位于手机内部的印刷电路板上的基于arm架构的SOC芯片。

6.根据权利要求1所述的用于光谱检测的智能终端，其特征在于：显示模块嵌设在智能终端外部并与内部印刷电路板的接口相连，包括显示屏。

7.利用权利要求1至6任意一项所述的智能终端检测物质的方法，其特征在于包括如下步骤：

①在智能终端内嵌入App应用程序，所述App应用程序用于控制光源模块、探测模块、传输模块、数据处理与分析模块、显示模块；

②调整好智能终端与待检测物品的位置，通过App应用程序控制智能终端中光源模块对待检测物品进行光源照射，然后通过探测模块探测被物品吸收后的反射光，并将所获取光谱数据传输给App应用程序；

③App应用程序对光谱数据进行预处理后通过网络上传给云台服务器，所述云台服务器存储各类物质成分的标准光谱数据；

④云台服务器对上传的光谱数据和云台服务器里的标准光谱数据进行分析与匹配，得到待测物品物质成分的定性和定量数据，再通过网络将结果回传给智能终端上App应用程序，App应用程序即可将检测结果呈现给用户。