CN106052871A - 针对led全光谱检测的快速多通道光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种针对LED全光谱检测的快速多通道光谱仪，包括光学系统、探测器、信号处理电路、单片机主控系统、控制信号产生电路；所述光学系统将LED发出的光均匀地照射到探测器上，光学系统的结构为交叉式切尔尼‑特纳系统；所述探测器为MOS线阵图像探测器S3901‑256LVF，由带有线性可变滤光片的自扫描光电二极管阵列组成；信号处理电路用于驱动探测器以及对探测器输出的信号进行放大；单片机主控系统控制控制信号产生电路产生信号处理电路所需的两路输入信号：主时钟信号和主起始信号。本发明能够实现测试参数多样化，可以同时并行探测多个信号，测量时间极短信噪比较高，对光源的稳定性要求较低，不必使用机械扫描就行获得空间分辨率和时间分辨光谱。
Description
技术领域
本发明属于测试仪器技术领域，具体涉及一种针对LED全光谱检测的快速多通道光谱仪。
背景技术
由于LED产业的快速发展，竞争不断加剧，LED的品质受到了前所未有的重视，尤其是在大屏幕显示、LED照明光源、通讯等对颜色和波长的准确度要求较高的场合，LED各项特性参数的品质控制的重要性就越显突出，因此，准确定量地测量LED及其应用产品的各种特性参数也变得越来越重要。发光二极管既是一个半导体二极管，又是一个光源，所以，我们既需要测量它作为半导体器件的电参数，电参数是衡量一个发光二极管是否能正常工作的最基本的判据，通常包括正相电流和正相电压、反相电流和反相电压。同时，还需要测量它作为一个光源的光和辐射在空间分布的能量参数，通常包括相对光谱能量分布曲线、峰值波长、峰值波长半宽度、色坐标以及主波长。
目前，国内外都有一些公司在研制和生产发光二极管的光电参数测试仪器，国外典型的生产厂家有：美国的VIM公司、TEK公司、AOT公司、OceanOptics公司、Labsphere公司等，国内也有一些生产厂家，如广州致远电子有限公司设计开发的LED测试仪器，主要测试短路、断路、反向电流、正向压降及定电流显示测试，杭州远方光电信息有限公司推出的LED专用测试仪系列，可以实现LED光、色、电性能的测试。总体来说，国外LED测试仪器具有高性能、高精度的特点，但价格上都普遍较昂贵，国内LED的检测手段还比较欠缺的。因此，随着LED的日益广泛应用，LED性能的测试愈显重要，我们国家LED测试行业还有很长的路需要走。
光谱仪是一种应用光学原理，对物质的结构和成分等进行光谱研究的光学装置，具有分析精度高、测量范围大、速度快等优点，广泛应用于冶金、地质、石油、化工、医药卫生、环境保护等部门；也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文探测器等必不可少的遥感设备。
一般光谱仪器的基本组成有光源和照明系统、准直系统、色散系统、成像系统以及接受、检测显示系统。通常将准直系统、色散系统和成像系统三部分合称为光谱仪的光学系统。光学系统主要进行分光，接受系统进行光谱信号的采集，最后将采集到的信号通过接口输入计算机中进行分析，最终得出探测对象的一些信息，传统光谱仪器对其实验室仪器和专用仪器形式出现，由于体积庞大、价格昂贵，使其应用范围受到很大的限制。随着各个行业的发展，实验室里的光谱仪已经不能满足需求，许多应用领域对光谱仪器提出了新的要求，需要使用光谱仪进行更多实时的测量分析。
光谱仪是LED和照明光电检测行业最为重要的设备，通过光谱仪可实现光谱测量从而分析出所需的各项参数。评价光谱仪的主要指标包括探测范围、杂散光水平、准确度、稳定性、测试速度等。
目前行业内常见的光谱仪主要有机械扫描式光谱仪和快速多通道光谱仪。机械扫描式光谱仪历史相对较长，由于光学结构设计、探测器响应等原因，测量耗时较长，尤其是机械扫描式双单色仪光谱仪，精度极高但测量时间很长，仅适用于实验室或科研机构。随着探测器技术的发展、新型探测器件的成熟和应用，出现了多通道光谱仪，测试速度得到大幅提升；但此类光谱仪在精度上相对较低。行业内各企业通过改良机械设计、改善光学匹配性、采用不同类型的杂散光控制技术、软件技术等，提高光谱仪的各项性能。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种针对LED全光谱检测的快速多通道光谱仪，能够实现测试参数多样化，可以同时并行探测多个信号，测量时间极短信噪比较高，对光源的稳定性要求较低，不必使用机械扫描就行获得空间分辨率和时间分辨光谱。采用本发明的快速多通道光谱仪的测试系统容易实现便携化、小型化、快速化和高精度化，符合高速测量的要求。
本发明具体通过如下技术方案实现：
一种针对LED全光谱检测的快速多通道光谱仪，包括光学系统、探测器、信号处理电路、单片机主控系统、控制信号产生电路；所述光学系统将LED发出的光均匀地照射到所述探测器上，所述光学系统包括光纤和积分球，其中，所述光纤用于测量LED芯片，所述积分球用于测量LED成品管；所述光学系统的结构为交叉式切尔尼-特纳系统；所述探测器为MOS线阵图像探测器S3901-256LVF，由带有线性可变滤光片的自扫描光电二极管阵列组成，所述线性可变滤光片把入射到它上面的光按波长依次分开，从而能够快速分光，其后由所述自扫描光电二极管列阵接收，进行整个波段的全光谱测量；所述信号处理电路用于驱动探测器以及对所述探测器输出的信号进行放大；所述单片机主控系统控制所述控制信号产生电路产生所述信号处理电路所需的两路输入信号：主时钟信号和主起始信号。
进一步地，所述多通道光谱仪还包括A/D采集系统、串行通信接口，其中，所述A/D采集系统对所述信号处理电路输出的信号进行采集，通过串行通信接口发送给计算机。
进一步地，所述主起始信号的周期即是所述探测器的积分时间。
进一步地，所述信号处理电路为C4070电路板。
进一步地，C4070需要得到外部的主时钟和主起始信号才能产生S3901-256LVF所需的驱动信号。
进一步地，所述控制信号产生电路为可编程定时/计数器芯片8253-PIT或8253-PIT的改进型芯片8254-PIT。
进一步地，所述单片机主控系统采用LH-MPU89C51控制板，它的CPU为Atmel公司生产的89C51/89C52。
进一步地，所述串行通信接口为RS-232C，RS-232C提供了单片机与单片机、单片机与PC机间串行数据通信的标准接口。
附图说明
图1是本发明的快速多通道光谱仪的工作原理示意图的示意图；
图2是本发明的快速多通道光谱仪的系统框图；
图3(a)是李特洛光学系统示意图；
图3(b)是艾伯特-法斯梯光学系统示意图；
图3(c)是切尔尼-特纳光学系统示意图；
图3(d)是叉式切尔尼-特纳光学系统示意图；
图4是MOS线阵图像探测器S3901-256LVF示意图；
图5是信号处理电路C4070原理图；
图6是采用MAX232接口的串行通信电路图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
快速多通道光谱仪是在单通道光谱仪的基础上发展起来的一种新型的仪器，该快速多通道光谱测量仪一个主要应用是LED产品的检测。一般的单通道光谱仪只能探测一路光信号，而多通道光谱仪可以同时并行探测多个信号，多通道光谱仪的工作原理如附图1所示。
从结构上来看，本发明用于LED光谱特性参数测试的快速多通道光谱仪主要由光学系统、探测器、信号处理电路、单片机主控系统、控制信号产生电路、A/D采集系统、串行通信接口和计算机组成。
光学系统的设计
本发明的光谱仪的光学系统的作用是使LED发出的光能均匀地照射到探测器上。考虑到对LED芯片测量的方便，所以本发明选用了两套光学系统：光纤和积分球。光纤主要用来测量LED芯片，因为光纤易于弯折，测量方位容易调整。积分球主要用来测量LED成品管，根据CIE1984年第63号出版物推荐，光谱辐射度测量最精确方法是在单色仪入射狭缝前加个积分球，这样可使入射狭缝得到均匀照明。本发明的光谱仪没有使用棱镜或光栅作为单色仪进行分光，而是选用了日本滨松公司(Hamamatsu Photonics K.K.)出品的MOS线阵图像探测器(S3901-256LVF)作为光谱测量探测器，所述探测器的优点在于它自身带有线性可变滤光片，这样当光照射到探测器上时将会自动分光，然后由多通道线阵自扫描光电二极管列阵接收，这样就不需要单色仪进行分光了，被测LED经过积分球后可以均匀的照射到探测器上。
光学系统的结构的选择范围很大，经过全面分析可知，有三种结构比较适合。第一种是李特洛光学系统，如附图3(a)所示，该系统结构简单，紧凑，但是入射狭缝与出射狭缝距离很近，入射光束在反射镜上产生的杂散光可直接到达出射狭缝，而且存在二次衍射和多次衍射的问题。第二种结构式艾伯特-法斯梯系统，如附图3(b)所示，该系统优点是误差小，而且物镜的像差不会是狭缝像产生附加弯曲，缺点也是存在二次衍射。第三种结构式切尔尼-特纳系统，如附图3(c)所示，优点可避免二次衍射和多次衍射，同时又方便射镜的加工与安装调试。但是对便携式分光测色仪光学系统来说，考虑到该系统便携化的特点，所以本发明使用非对称交叉式切尔尼-特纳系统，如附图3(d)所示。所谓交叉式切尔尼-特纳系统，就是改变成像物镜的位置，使入射光线和成像光线在路径交叉，这样既减小了整体尺寸有可以是光谱像面的位置与光栅、准直物镜及狭缝的位置在空间不发生干涉并且该交叉式结果对杂散光的控制非常有利，再者使用硅光电二极管整列探测器可以实现多通道分析，避免了单色仪复杂的光栅调节机构。
探测器的选择
光电探测器件是光辐射探测器件中的一大类，它利用各种光电效应，使入射辐射强度转换成电学信息或电能。它是整个测试仪系统的核心部件，它的性能决定了整个系统的灵敏度、光谱分辨率、工作波段、采样速率等性能指标。一般，用于光谱测量仪器的光电探测器类型主要有三种：光电倍增管、线阵CCD图像传感器、线阵MOS图像传感器。
光电倍增管是光电子技术器件中的一种重要产品，它是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件。可广泛应用于光子计数、极微弱光探测、化学发光、生物发光研究、极低能量射线探测、分光光度计、旋光仪、色度计、照度计等仪器设备中。因为被测LED的光被分光以后，单一波长的辐射强度总比总的光强弱得多，而光电倍增管正好有高增益(106～108)，宽的线性动态范围，快的响应速度，暗电流小等特点，非常适用于作微弱光信号测量，因此，使用光电倍增管作为光谱测量中的探测器可以使测量仪器获得足够的灵敏度和满意的测量结果。但是，使用光电倍增管作为探测器，无法实现快速多通道动态测量。
实现光谱快速测试的关键是要使用多通道线阵探测器，这类器件主要有CCD和自扫描光电二极管阵列(SSPD)两种。
电荷耦合器CCD(Charge-Coupled Device)是1970年以来发展起来的一种新型半导体光电成像器件，目前CCD技术已经相当成熟，在多通道光谱仪、数码相机、扫描仪、摄像机等测试仪器和消费电子产品中得到了广泛的应用。CCD由众多微小的光敏元件、电荷转移电路、电荷信息读取电路组成。它有面阵和线阵两种，面阵CCD主要用于图像记录、储存等方面，线阵CCD主要用于产品外部尺寸的非接触检测、控制和分类、产品表面质量评定、自动化及机器人视觉中的精确定位等，在多通道光谱仪中一般选用线阵CCD作为探测器件。
自扫描光电二极管阵列(Self scanning Photodiode Array，简称SSPD器件)又名MOS图像传感器，是一种性能优良的固体图像传感器。其主要特点是：采用电荷存储工作方式，灵敏度高，交扰小，分辨率好，像元尺寸和形状设计灵活，容易做成各种特殊传感器，工作可靠，不易损坏，特别是它的外部驱动电路比CCD图像传感器简单很多，调整方便，常用于非接触尺寸、位置、表面缺陷检测，光信息转换等用途。这种器件与光电倍增管不同的是，光电倍增管的响应正比于照度，而与时间无关，但SSPD的响应正比于单位面积上的曝光量。此外，SSPD信号电荷的累积和曝光时间成正比，因此，测量时，曝光时间的长短可以根据所测量的光电器件的光信号强弱来调节。
CMOS图像传感器和CCD在20多年前几乎是同时起步的。由于CCD器件具有光照灵敏度高、噪声小、象素小等特点，因而在过去15年里它一直主宰着图像传感器市场。与之相反，CMOS图像传感器过去存在着象素大、信噪比小、分辨率低、暗电流较大(这是由亚微米方法所需要的高掺硅引起的，较大的暗电流导致较大的噪声)等缺点，因此一直无法和CCD技术相抗衡。但是随着大规模集成电路技术的不断发展，过去CMOS图像传感器制造工艺中不易解决的技术问题，现在都能找到相应的解决办法，从而大大改善了CMOS图像传感器的图像质量。目前CMOS图像传感器单元面积的象素已与CCD单元面积的象素相当，信噪比和光照灵敏度也基本相当，许多以前被CCD占领的领域好多已经被CMOS图像传感器所占领。
相对于CMOS图像传感器，CCD图像传感器有比较明显的缺点：1)、驱动电路和信号处理电路难与CCD成像阵列单片集成，图像系统多为多芯片系统；2)、为了获得信号的完整性，在像元间信号需要进行完美的转移，随着阵列尺寸的增加，电荷转移要求更加严格准确；3)、时钟脉冲复杂，需要相对较高的工作电压，不能与亚微米和深亚微米的VLSI技术兼容；4)、成品率低，成本高，蓝光响应差，有光晕；5)、图像信息不能随机读取，而这种随机读取对很多应用是不可少的。因而用CCD设计的电路系统比较复杂，电路的抗干扰性和稳定性比较差；6)、绝大部分CCD的驱动电路尚未集成在同一芯片内。
相对CCD图像传感器来说，CMOS图像传感器具有以下优点：1)、集成度高，CMOS图像传感器和VLSI之间具有良好的亲和力，一块CMOS图像传感器芯片上集成了驱动电路，信号处理电路，A/D转换，图像压缩和编码，对数变换电路，噪声抑制电路等，甚至可以把分光系统(滤光片)，存储器(DRAM)都集成在一块芯片上；2)、功耗小，一般CMOS图像传感器系统的功耗仅仅相当于CCD系统的1/8左右；3)、CMOS图像传感器的读取速度比CCD快；4)、容易和其它芯片整合，因为能够使得整个系统电路较小，提高了系统的抗干扰性和稳定性，这样大大的缩小了设计仪器的体积和重量，这一点对于日益得到广泛应用的微型便携式仪器的发展尤为重要。
当然，CCD在灵敏度，信噪比，成像质量上均优于MOS图像传感器，所以，目前大部分高端的仪器仍然采用CCD。
所以针对LED光谱特性参数的测试特点，本发明选用了日本滨松公司的MOS线阵图像探测器(S3901-256LVF)，如附图4所示，它是由带有线性可变滤光片的自扫描光电二极管阵列组成的。
由于线性可变滤光片上的每一个滤光片单元是只让某一个波长的光通过，其它的波长的光不能通过，相邻的滤光片单元能通过的波长按线性增长，这样，整个线性可变滤光片就把入射到它上面的光按波长依次分开，从而能够快速分光。其后由自扫描光电二极管列阵接收，进行整个波段的光谱测量。S3901-256LVF的主要性能参数如下：
信号处理电路的选择
信号处理电路主要是起到驱动探测器和信号放大的作用。因此，针对所选用的探测器，本发明选用了日本滨松公司的C4070电路板作为信号处理电路。C4070的电路原理图如附图5所示，C4070需要得到外部的主时钟(Master Clock)和主起始(Master Start)这两个信号才能产生S3901-256LVF所需的驱动信号，而主时钟和主起始信号的产生是通过单片机作为主控系统来控制可编程定时/计数器芯片8253(或者8253的改进型芯片8254)来完成的。
在一般的工业控制和仪器仪表设计领域中，单片机尤其是MCS-51系列单片机被广泛的采用(89C51是MCS-51系列中的一个成员)。单片机具有结构简单、容易掌握、集成度高、性能价格优越的特点，在工业测量仪器、智能化仪器和便携式仪器中获得了极为广泛的应用，它可以使得系统体积小、成本低、运用灵活、易于产品化，可方便的组成各种智能仪化的控制设备和仪器。本发明的硬件部分以Atmel公司生产的单片机AT89C51芯片(一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/摖除只读存储器(FPEROM-Flash Programmable andErasable Read Only Memory)的8位CMOS微控制器，该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令系统和输出管脚完全兼容)为核心，具有数据采集、对象控制、结果显示、数据通信和键盘控制等功能。
8254-PIT是8253-PIT的改进型，它的操作方式以及引脚与8253完全兼容，因此本发明选用8254-PIT，它的改进主要在以下两个方面：1)8254的计数频率更高，8254可由直流至6MHZ，8254-2可高达10MHZ；2)8254多了一个读回命令(写入至控制字寄存器)。因此，以Atmel89C51为微控制器，选用可编程定时/计数器8254-PIT扩展其外围接口电路，从而组成C4070电路板需要的控制信号产生电路。
控制板的选择
控制板即单片机主控系统，为了能产生C4070所需的两路输入信号，即：主时钟信号和主起始信号，特别是主起始信号的周期即是探测器的积分时间，考虑到能使积分时间方便可调，而利用计算机软件直接设置积分时间是最方便的了，因此本发明选择了启东斯迈特计算机厂出品的LH-MPU89C51控制板，它的CPU为Atmel公司生产的89C51/89C52等，这正好与前面信号电路选择中的核心控制器相吻合，而且利用它的扩展接口可很好的与8254组成驱动控制信号产生电路。此外，该控制板上还带有采样精度高、转换速度快的AD574，因此可利用其对从探测器输出的Video信号进行模数转换。本发明所用到的该控制板的主要技术参数如下：
1)CPU为Atmel公司生产的89C51/89C52，出厂所配晶振频率为11.0592M，每个机器周期为1.085us，可根据需要更换晶振以提高速度，测试仪的整个研制阶段都以在控制板上外接12MHz的晶振来进行实验，因此，所有的时序周期和逻辑均以12MHz为基准，即ALE引脚输出频率为0.5us。
2)程序存储器为64K，其中的前4K/8K/20K在CPU内部，其它程序在EPROM27512中。
3)数据存储器为32K(62256)，地址为8000～FFFFH。所采集的数据在送入计算机处理前都预先暂存在这段数据存储区内，256个像元转换完毕再经串行通讯口送入PC机。
4)A/D采用精度高(12bit)，速度快(25us)的AD574，并在其转换前对信号做了采样保持。AD574启动地址为：4000H；高八位地址为：4002H；低四位地址为：4003H。
5)多路(8路)模拟开关：
6)控制板供电：+5V(300mA)+12V(100mA)-12V(100mA)
数据通信口的选择
由于单片机的运算功能较差，而根据设计测试仪的要求，除开要对视频信号(相对光谱功率分布)进行实时的显示，同时还要求根据测得的视频信号来计算被测LED的颜色参数，因此，对数据进行较复杂的处理时，往往需要借助计算机。因此，单片机和PC机通过何种方式进行数据通信就是本课题的研究重点。目前，计算机一般有两个串口和一个并口，此外，由于随着外设种类的增多(如扫描仪、打印机、数码相机和数字摄像机等)，有限的输入/输出接口已不能满足需要，由Compaq、Digital、IBM、Intel、Microsoft、NEC和NorthernUniversal Serial Bus Telecom七家公司联合提出了外部输入/输出接口的新规格-USB接口，近年来，USB接口在计算机与外部设备的接口中正得到广泛的应用。
MCS-51单片机内部有一个功能很强的全双工串行口，该串行口有4种工作方式，以供不同场合使用。波特率可由软件设置，由片内的定时器/计数器产生，接收、发送均可工作在查询方式或中断方式，使用非常灵活。而本发明选用的控制板上带有RS-232接口。因此，利用MCS-51单片机的串行口与PC机的串行口COM1或COM2进行数据通信，将单片机采集的数据送到PC机中，由PC机的高级语言或者数据库语言进行整理及统计等复杂处理和显示工作。在网络如此发达的当今信息社会，甚至还可以利用串行通讯口在PC机上对单片机进行远程控制，从而也可实现对测试仪的远程操纵、远程故障诊断、资源和数据信息共享等。
在实现计算机与计算机、计算机与外设间的串行通信时，通常采用标准通信接口。所谓标准接口，就是明确定义若干信号线，使接口电路标准化、通用化、借助于串行通信标准接口，就能很方便地实现各种计算机、外部设备、测量仪器等之间的串行通信。RS-232C是由美国电子工业协会(EIA)1969年正式公布的、在异步串行通信中应用最广泛的标准总线(C表示此标准修改了三次)。它包括了按位串行传输的电器和机械方面的规定，适合于短距离或带调制解调器的通信场合。
RS-232C提供了单片机与单片机、单片机与PC机间串行数据通信的标准接口，为了增加信号在线路上的传输距离和提高抗干扰能力，RS-232C提高了信号的传输电平，该接口采用双极性信号、公共地线和负逻辑，使用RS-232C，数据通信的最大传输速率位20kb/s，最大传输距离可达15m，适当降低传输速率可以增加传输距离，15m以上的长距离通信需要采用调制解调器(MODEM)。IBM-PC机与8051单片机最简单的连接是零调制三线经济型，这是全双工通信所必须的最少数目的线路。
为了保证二进制数据能够正确传送，设备控制正确完成，有必要使所用的信号电平保持一致。为了满足这个要求，RS-232C标准规定了数据和控制信号的电平要求范围。由于RS-232C是早期(1969年)为促进公用电话网络进行数据通信而制定的标准，其逻辑电平对地是对称的，与TTL、CMOS逻辑电平完全不同，逻辑0电平规定为+5V～+15V之间，逻辑1规定为-5V～-15V之间，因此RS-232C驱动器与TTL电平连接必须经过电平转换，即把微处理器的信号电平(TTL电平)转换成RS-232C电平，或者对两者进行逆转换。这两种转换是通过专用电平转换芯片实现的。在本系统中，本发明采用MAX232芯片来实现电平转换，附图6所示的是采用MAX232接口的串行通信电路。
MAX232是MAXIM公司生产的、包含两路接收器和驱动器的IC芯片，适用于各种EIA-232C和V.28/V.24的通信接口。MAX232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232C输出电平所需的±10V电压。所以，采用此芯片接口的串行通信系统只需单一的5V电源就可以了。对于没有±12V电源的场合，其适应性更强。加之其价格适中，硬件接口简单，所以被广泛采用。
在实际使用中，器件对电源的噪声很敏感。因此，VCC必须要对地加去耦电容C5，其值为0.1uF。电容C1、C2、C3、C4取同样数值的胆电解电容1.0uF/16V，用以提高抗干扰能力，在连接时必须尽量靠近器件，连接时要注意其发送、接收引脚的对应。如使T1IN接单片机的发送端TXD，则PC机的RS-232的接收端RXD一定要对应接T1OUT引脚。同时，R1OUT接单片机的RXD引脚，PC机的RS-232的发送端TXD对应接R1IN引脚。
本发明的快速多通道光谱仪实现了光谱仪器的多通道以及快速的特点，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的快速多通道光谱仪的测试参数多样化：光谱功率分布曲，峰值波长，峰值波长半宽度，色坐标，主波长等；
2)本发明的快速多通道光谱仪采用的是SSPD(图像传感器)，该器件的光谱响应范围宽，从紫外到红外，每个信号独立输出，相互干扰小，图像失真小，而且驱动电路加单，形状灵活，采集速度快等特点；
3)本发明的快速多通道光谱仪可以同时并行探测多个信号。测量时间极短信噪比较高，对光源的稳定性要求较低，不必使用机械扫描就行获得空间分辨率和时间分辨光谱。采用本发明的快速多通道光谱仪的测试系统容易实现便携化、小型化、快速化和高精度化，符合高速测量的要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种针对LED全光谱检测的快速多通道光谱仪，其特征在于：所述多通道光谱仪包括：光学系统、探测器、信号处理电路、单片机主控系统、控制信号产生电路；所述光学系统将LED发出的光均匀地照射到所述探测器上，所述光学系统包括光纤和积分球，其中，所述光纤用于测量LED芯片，所述积分球用于测量LED成品管；所述光学系统的结构为交叉式切尔尼-特纳系统；所述探测器为MOS线阵图像探测器S3901-256LVF，由带有线性可变滤光片的自扫描光电二极管阵列组成，所述线性可变滤光片把入射到它上面的光按波长依次分开，从而能够快速分光，其后由所述自扫描光电二极管列阵接收，进行整个波段的全光谱测量；所述信号处理电路用于驱动探测器以及对所述探测器输出的信号进行放大；所述单片机主控系统控制所述控制信号产生电路产生所述信号处理电路所需的两路输入信号：主时钟信号和主起始信号。
2.根据权利要求1所述的多通道光谱仪，其特征在于：所述多通道光谱仪还包括A/D采集系统、串行通信接口，其中，所述A/D采集系统对所述信号处理电路输出的信号进行采集，通过串行通信接口发送给计算机。
3.根据权利要求1所述的多通道光谱仪，其特征在于：所述主起始信号的周期即是所述探测器的积分时间。
4.根据权利要求1所述的多通道光谱仪，其特征在于：所述信号处理电路为C4070电路板。
5.根据权利要求4所述的多通道光谱仪，其特征在于：C4070需要得到外部的主时钟和主起始信号才能产生S3901-256LVF所需的驱动信号。
6.根据权利要求1所述的多通道光谱仪，其特征在于：所述控制信号产生电路为可编程定时/计数器芯片8253-PIT或8253-PIT的改进型芯片8254-PIT。
7.根据权利要求1所述的多通道光谱仪，其特征在于：所述单片机主控系统采用LH-MPU89C51控制板，它的CPU为Atmel公司生产的89C51/89C52。
8.根据权利要求1所述的多通道光谱仪，其特征在于：所述串行通信接口为RS-232C，RS-232C提供了单片机与单片机、单片机与PC机间串行数据通信的标准接口。
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