CN107144347A - 一种嵌入式太赫兹时域光谱仪 - Google Patents
一种嵌入式太赫兹时域光谱仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107144347A CN107144347A CN201710335383.1A CN201710335383A CN107144347A CN 107144347 A CN107144347 A CN 107144347A CN 201710335383 A CN201710335383 A CN 201710335383A CN 107144347 A CN107144347 A CN 107144347A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- embedded
- module
- domain spectroscopy
- terahertz time
- spectroscopy instrument
- 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
- 238000001328 terahertz time-domain spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- -1 biological tissue Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013523 data management Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000105 evaporative light scattering detection Methods 0.000 description 1
- 239000013056 hazardous product Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2889—Rapid scan spectrometers; Time resolved spectrometry
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，包括有：太赫兹源，太赫兹光谱检测光路，数据采集模块，显示模块，储存模块，用于储存被测物的光谱数据；嵌入式主控模块，分别与太赫兹源、太赫兹光谱检测光路、数据采集模块、显示模块以及储存模块电性连接进行信号传输；电源模块，用于给太赫兹源、太赫兹光谱检测光路、数据采集模块、显示模块、储存模块以及嵌入式主控模块提供电源本发明通过将嵌入式平台结合在传统的太赫兹时域光谱仪上，使得太赫兹时域光谱仪拥有嵌入式操作系统，实现太赫兹时域光谱的便捷采集、快速检测、数据处理与管理的功能；实现了操作便捷，探测速度快，自动化、集成化程度高，适用范围广，故障率低的效果。
Description
技术领域
本发明涉及太赫兹波检测技术领域，具体涉及一种嵌入式太赫兹时域光谱仪。
背景技术
THz波（太赫兹波）包含了频率为0.1THz到10THz的电磁波，太赫兹技术在2004年被美国政府评为“改变未来世界的十大技术”之一。太赫兹光谱仪作为太赫兹技术中最为重要的应用之一，随着太赫兹源器件、新材料的突破和成熟，其在医疗诊断、食品检测、天文、物体成像、工业探伤、宽带移动通信，雷达探测，石油勘探等众多领域显示了重大的科学价值及实用前景。
目前，传统的太赫兹时域光谱仪一般体积比较大，模块部件比较多，数据采集模块通过通信模块或者接口接入台式的计算机，最终由台式机作为信息处理终端完成数据的采集、传输和系统控制。虽然这几年很多的科研单位与公司企业研发了便携式的太赫兹时域光谱仪，但是也需要外接台式机或者笔记本电脑作为处理平台进行数据采集处理。没有操作系统的太赫兹光谱仪若在户外、工程现场、医院，这就造成诸多不便，另外增加额外的信息处理设备也导致操作复杂，设备成本增加，设备故障率增加。
嵌入式技术、自动化技术、光纤飞秒激光技术的成熟与快速发展，使嵌入式操作平台能够进入太赫兹时域光谱仪中，使光谱仪不用可以外接计算机平台就可以拥有数据处理能力，使其具有自动化，智能化，高集成度的特点，能够实现便捷使用，快速检测，减少了设备成本和设备故障率，适用范围更广。同时，设备可以预留接口兼容接入的外部计算机。另外，工业物联网的发展也要求设备可以接入工业云平台中，实现设备智能物联。这种嵌入式能够真正实现便携式操作，携带方便，为微型太赫兹时域光谱仪的重要发展方向。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种嵌入式太赫兹时域光谱仪。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，包括有：
太赫兹源，用于为光谱仪提供太赫兹波产生所需要的光源；
太赫兹光谱检测光路，用于获得被测物由太赫兹光谱信息搭建的光学结构；
数据采集模块，用于采集光谱仪的物理信息；
显示模块，用于显示被测物的光谱数据；
储存模块，用于储存被测物的光谱数据；
嵌入式主控模块，分别与太赫兹源、太赫兹光谱检测光路、数据采集模块、显示模块以及储存模块电性连接进行信号传输；
电源模块，用于给太赫兹源、太赫兹光谱检测光路、数据采集模块、显示模块、储存模块以及嵌入式主控模块提供电源。
本发明进一步设置为，还包括有网络通信模块，用于与移动终端进行无线传输；所述网络通信模块与嵌入式主控模块电性连接。
本发明进一步设置为，所述光谱仪设有网络接口。
本发明进一步设置为，所述嵌入式主控模块为芯片S5PV210。
本发明进一步设置为，所述太赫兹源为DFB激光器。
本发明进一步设置为，所述显示模块为芯片TC705A0。
本发明进一步设置为，所述网络通信模块为芯片BCM43362。
本发明的有益效果：本发明通过将嵌入式平台结合在传统的太赫兹时域光谱仪上，使得太赫兹时域光谱仪拥有嵌入式操作系统，实现太赫兹时域光谱的便捷采集、快速检测、数据处理与管理的功能；实现了操作便捷，探测速度快，自动化、集成化程度高，适用范围广，故障率低的效果。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的模块示意图；
图2是本发明物联网的通信示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
由图1和图2可知；本实施例所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，包括有：
太赫兹源，用于为光谱仪提供太赫兹波产生所需要的光源；
太赫兹光谱检测光路，用于获得被测物由太赫兹光谱信息搭建的光学结构；
数据采集模块，用于采集光谱仪的物理信息；
显示模块，用于显示被测物的光谱数据；
储存模块，用于储存被测物的光谱数据；
嵌入式主控模块，分别与太赫兹源、太赫兹光谱检测光路、数据采集模块、显示模块以及储存模块电性连接进行信号传输；
电源模块，用于给太赫兹源、太赫兹光谱检测光路、数据采集模块、显示模块、储存模块以及嵌入式主控模块提供电源。
具体地，本实施例所述的光谱仪，通过将嵌入式平台结合在传统的太赫兹时域光谱仪上，使得太赫兹时域光谱仪拥有嵌入式操作系统，实现太赫兹时域光谱的便捷采集、快速检测、数据处理与管理的功能；实现了操作便捷，探测速度快，自动化、集成化程度高，适用范围广，故障率低的效果。其中，太赫兹光谱检测光路为获得检测物由太赫兹光谱信息搭建的光学结构，太赫兹光谱检测光路采用了时域扫描光路，适用于工业环境下的在线质量检测需求，可进行危险材料、生物组织、气体溶液、食品与制药、半导体晶圆等检测；数据采集模块主要是要对太赫兹源电压，检测光路的平台运动，系统电源进行控制，以及对探测信号，仪器环境温湿度进行测量，各个部件按照对应的接口与嵌入式主控模块相连。在检测的时候，首先嵌入式主控模块控制太赫兹源启动，为光谱仪提供太赫兹波需要的光源，通过太赫兹光谱检测光路得出被测物相关信息并传输至嵌入式主控模块中进行计算得出其光谱时域数据，嵌入式主控模块控制显示模块将这光谱时域数据显示并且通过储存模块将其数据储存。
本实施例所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，还包括有网络通信模块，用于与移动终端进行无线传输；所述网络通信模块与嵌入式主控模块电性连接。通过设置网络通信模块，使得用户能够通过无线控制光谱仪工作。
本实施例所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，所述光谱仪设有网络接口。通过设置网络接口使得光谱仪能够与外部计算机连接进行数据的传输。
本实施例所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，所述嵌入式主控模块为芯片S5PV210。主控模块板载512MB DDR2，完全满足采集数据需要的缓存空间；嵌入式主控模块具有四路USB HOST接口，多种SPI，I2C，UART，RS232接口，可以连接和控制其他的模块，使得符合光谱仪的运载要求。
本实施例所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，所述太赫兹源为DFB激光器。进一步地，太赫兹源为单模太赫兹DFB激光器，具有体积小，重量轻的特点，适合在微型或者便携式的太赫兹光谱仪中使用。
本实施例所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，所述显示模块为芯片TC705A0。本实施例所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，所述网络通信模块为芯片BCM43362。其中电源模块包括了电源适配器、DC-DC电路、电源管理电路等，主要输出不同的的电压，满足光谱仪中不同模块的电源需求。另外，嵌入式主控模块可以对电源模块进行监测控制，以实现各个模块的电源管理。网络通信模块分为有线与无线两个部分。有线部分采用了以太网DM9000CEP芯片，可以接入网线，遵循TCP/IP网络协议；无线部分采用了BCM43362通信模块，遵循WIFI网络协议。光谱仪的物联网通信示意图如图2所示，光谱仪通过网线可以直接接入互联网，或者通过WIFI配置将光谱仪接入到路由器中，再由无线路由器接入互联网，可以将数据发送到物联网云平台，用户可以使用台式计算机或者移动终端连上物联网云平台，在远程实时采集光谱信息，并进行数据管理。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，其特征在于：包括有：
太赫兹源，用于为光谱仪提供太赫兹波产生所需要的光源；
太赫兹光谱检测光路，用于获得被测物由太赫兹光谱信息搭建的光学结构；
数据采集模块，用于采集光谱仪的物理信息；
显示模块，用于显示被测物的光谱数据；
储存模块，用于储存被测物的光谱数据；
嵌入式主控模块，分别与太赫兹源、太赫兹光谱检测光路、数据采集模块、显示模块以及储存模块电性连接进行信号传输；
电源模块，用于给太赫兹源、太赫兹光谱检测光路、数据采集模块、显示模块、储存模块以及嵌入式主控模块提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，其特征在于：还包括有网络通信模块，用于与移动终端进行无线传输；所述网络通信模块与嵌入式主控模块电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，其特征在于：所述光谱仪设有网络接口。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，其特征在于：所述嵌入式主控模块为芯片S5PV210。
5.根据权利要求1所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，其特征在于：所述太赫兹源为DFB激光器。
6.根据权利要求1所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，其特征在于：所述显示模块为芯片TC705A0。
7.根据权利要求2所述的一种嵌入式太赫兹时域光谱仪，其特征在于：所述网络通信模块为芯片BCM43362。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710335383.1A CN107144347A (zh) | 2017-05-12 | 2017-05-12 | 一种嵌入式太赫兹时域光谱仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710335383.1A CN107144347A (zh) | 2017-05-12 | 2017-05-12 | 一种嵌入式太赫兹时域光谱仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107144347A true CN107144347A (zh) | 2017-09-08 |
Family
ID=59778506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710335383.1A Pending CN107144347A (zh) | 2017-05-12 | 2017-05-12 | 一种嵌入式太赫兹时域光谱仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107144347A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109211834A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-15 | 深圳市太赫兹科技创新研究院有限公司 | 检测控制装置及太赫兹光谱仪 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102175662A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-09-07 | 周利坤 | 一种便携式太赫兹遥感探测器及远程探测方法 |
| CN204086134U (zh) * | 2014-07-31 | 2015-01-07 | 中国石油大学(北京) | 一种管道腐蚀检测仪 |
| CN204666829U (zh) * | 2015-05-17 | 2015-09-23 | 深圳市一体太赫兹科技有限公司 | 一种基于dsp芯片的太赫兹安检报警装置 |
| CN106066497A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-02 | 成都福兰特电子技术股份有限公司 | 一种用于安检的太赫兹成像系统 |
| CN205826531U (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-21 | 东莞理工学院 | 一种基于物联网的太赫兹光谱在线采集检测系统 |
-
2017
- 2017-05-12 CN CN201710335383.1A patent/CN107144347A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102175662A (zh) * | 2011-03-07 | 2011-09-07 | 周利坤 | 一种便携式太赫兹遥感探测器及远程探测方法 |
| CN204086134U (zh) * | 2014-07-31 | 2015-01-07 | 中国石油大学(北京) | 一种管道腐蚀检测仪 |
| CN204666829U (zh) * | 2015-05-17 | 2015-09-23 | 深圳市一体太赫兹科技有限公司 | 一种基于dsp芯片的太赫兹安检报警装置 |
| CN106066497A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-02 | 成都福兰特电子技术股份有限公司 | 一种用于安检的太赫兹成像系统 |
| CN205826531U (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-21 | 东莞理工学院 | 一种基于物联网的太赫兹光谱在线采集检测系统 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109211834A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-15 | 深圳市太赫兹科技创新研究院有限公司 | 检测控制装置及太赫兹光谱仪 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lazaro et al. | A survey of NFC sensors based on energy harvesting for IoT applications | |
| Brienza et al. | A low-cost sensing system for cooperative air quality monitoring in urban areas | |
| Di Serio et al. | Potential of sub-GHz wireless for future IoT wearables and design of compact 915 MHz antenna | |
| WO2014129966A1 (en) | Data logger and sentinel platform for sensor network | |
| Lian et al. | Mobile monitoring and embedded control system for factory environment | |
| Khalifeh et al. | Microcontroller unit-based wireless sensor network nodes: A review | |
| Zhang et al. | Modeling and characterization of the implant intra-body communication based on capacitive coupling using a transfer function method | |
| Godavarthi et al. | Wireless sensors based data acquisition system using smart mobile application | |
| Zhang et al. | A portable farmland information collection system with multiple sensors | |
| Kuo et al. | A lora-based multisensor IoT platform for agriculture monitoring and submersible pump control in a water bamboo field | |
| Saavedra et al. | The smart meter challenge: Feasibility of autonomous indoor iot devices depending on its energy harvesting source and iot wireless technology | |
| Cui et al. | Development of a wireless sensor network for distributed measurement of total electric field under HVDC transmission lines | |
| Vaquerizo-Hdez et al. | A low power consumption algorithm for efficient energy consumption in zigbee motes | |
| Sikorski et al. | Low-Cost Online Partial Discharge Monitoring System for Power Transformers | |
| Mahdi Elsiddig Haroun et al. | Towards self-powered WSN: The design of ultra-low-power wireless sensor transmission unit based on indoor solar energy harvester | |
| Xiao et al. | Investigation of self-powered IoT sensor nodes for harvesting hybrid indoor ambient light and heat energy | |
| CN107144347A (zh) | 一种嵌入式太赫兹时域光谱仪 | |
| CN205622767U (zh) | 一种基于arm的智能车无线视频监控系统 | |
| Benkalfate et al. | A new RF energy harvesting system based on two architectures to enhance the DC output voltage for WSN feeding | |
| Li et al. | Research and application of energy-efficient management approach for wireless sensor networks | |
| CN207019790U (zh) | 一种嵌入式太赫兹时域光谱仪 | |
| Conti et al. | A multi-port hardware energy meter system for data centers and server farms monitoring | |
| CN103944959B (zh) | 一种用于监测数据远程传送、接收的方法、系统及装置 | |
| CN205826531U (zh) | 一种基于物联网的太赫兹光谱在线采集检测系统 | |
| WO2016039722A1 (en) | Particulate matter sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | 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: 20170908 |