CN107941698B - 一种可连续旋转的光学扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种可连续旋转的光学扫描装置应用于表面等离子体共振检测仪。激光器和信号采集模块可环绕传感器进行360度连续旋转扫描。该装置具备：激光器转轴，藕接于激光器基座、传动装置、电能传递模块，用以驱动激光器进行360度旋转；信号采集模块转轴，藕接于信号采集模块基座、传动模块、电能传递模块和通信模块，用以驱动信号采集模块进行360度旋转；激光器基座，耦合于激光器转轴，用以固定激光器并驱动激光器以激光器转轴轴线旋转；信号采集模块基座，藕接于信号采集模块转轴，用以将信号采集模块固定并驱动信号采集模块旋转；两个电能传递模块，分别藕接于激光器转轴和信号采集模块转轴，用以实现对激光器和信号采集模块的供电；通信模块，藕接于信号采集模块，用于实现信号的传输。

Description

一种可连续旋转的光学扫描装置
技术领域
本发明涉及表面等离子体共振检测仪领域。
背景技术
表面等离子共振技术是一种物理光学检测技术。表面等离子共振技术拥有快速、实时、非侵入、无需标记、精度高等特点。它可以提供动力学、热力学、浓度等相互作用的信息，已广泛应用于生物技术、 医学、 食品安全、 新药制造、 环境等与人类生活有紧密相关的领域。
目前商业化的表面等离子共振检测仪主要采用角度扫描方式进行信号检测。表面等离子共振检测仪的激光器以一定角度入射到传感器表面，发射光由光电信号检测器件进行检测。激光器和信号采集模块在一定角度范围内进行扫描以获得传感器的共振角，达到测量的目的。
但是，在上述的角度扫描式的表面等离子共振检测仪中，由于激光器和信号采集模块需要在一定角度范围内进行往复运动来实现共振角的检测。在这种情况下，受到机械部件的精度、零件的惯性以及其它因素影响，表面等离子共振检测仪扫描速度偏低。进而，对于变化速度快的信号，角度扫描式的表面等离子体共振检测仪无法扫描到有效的关于被检测物的信息。而且，由于扫描方式为往复扫描，该扫描方式通常无法进行全谱的共振曲线的快速连续扫描。
发明内容
本发明旨提供了一种快速地进行全谱共振曲线扫描的方法。该方法可以极大提高表面等离子体共振检测仪的检测速度，同时，全谱扫描可以获得更多关于传感器检测到的信息，会使检测结果更加精确。
在该发明中，为了让表面等离子体共振检测仪的扫描速度提升，采用了一种360度连续旋转的方式。不同于在一定范围内往复运动的扫描方式，360度连续扫描方式可以消除在扫描范围边界处扫描方向发生改变时的系统的惯性对测量结果的影响，扫描时系统激光器和信号采集模块的运动速度可以极大的提高，且扫描所得结果为全谱的共振曲线。另外，在正常检测时，激光器和信号采集模块均匀速绕传感器运动，有效避免了往复扫描运动中加速阶段所带来的检测误差。
在该发明中，为了让激光器和信号采集模块可进行360度连续旋转扫描，可以使用两个导电滑环来实现：将激光器的供电电线一端接到一个导电滑环的转子端，电源线接到此导电滑环的定子端；将信号采集模块的供电电线接到另一个导电滑环的转子端，供电电线接到相应的定子端，另外由于目前的导电滑环可以支持数据传输，光电接收器件采集到的数据也可以通过导电滑环传输。
在该发明中，为了让激光器和信号采集模块可进行360度连续旋转扫描，也可以使用两个无线充电模块来实现：将激光器的供电电线一端接到无线充电模块的接收端，电源线接到无线充电模块的发送端；将光电接收器件的供电电线接到另一个无线充电模块的接收端，供电电线接到相应的无线充电的接收端，另外由于无线充电模块仅可以供电，信号采集模块采集到的数据可以通过无线传输的方式进行传输。
在该发明中，为了让激光器和信号采集模块可进行360度连续旋转扫描，也可以使用一个无线充电模块和一个导电滑环来实现：将激光器的供电电线一端接到无线充电模块的接收端，电源线接到无线充电模块的发送端；将信号采集模块的供电电线接到另一个导电滑环的转子端，供电电线接到相应的定子端，另外由于目前的导电滑环可以支持数据传输，信号采集模块采集到的数据也可以通过导电滑环传输。
在该发明中，为了让激光器和信号采集模块可进行360度连续旋转扫描，也可以使用一个无线充电模块和一个导电滑环来实现：将激光器的供电电线一端接到一个导电滑环的转子端，电源线接到此导电滑环的定子端；将信号采集模块的供电电线接到另一个无线充电模块的接收端，供电电线接到相应的无线充电的接收端，另外由于无线充电模块仅可以供电，信号采集模块采集到的数据可以通过无线传输的方式进行传输。
在该发明中，为了进一步提高扫描的速率，可以使用多个激光器和信号采集模块进行扫描。将激光器和信号采集模块固定在相应的基座上，每个激光器和信号采集模块相对转轴轴心对称。进行检测时，一个激光器扫描完共振角之后，下一个激光器开始扫描，同时下一个信号采集模块开始检测信号。
附图说明
图1是有关本发明的一种实施方式的角度扫描检测装置的结构图。
图2 是图1所示的角度扫描检测装置的剖视图。
图3 是本发明使用无线充电方式作为实施方式的角度扫描检测装置结构图。
图4 是本发明信号采集模块使用导电滑环和激光器使用无线供电实施方式的角度扫描检测装置结构图。
图5 是本发明信号采集模块使用导电滑环和激光器使用无线充电实施方式的角度扫描检测装置结构图。
图6 是本发明一种应用于角度扫描式表面等离子体共振检测仪的具体实施方案。
附图标记说明
1 激光器
2 激光器
3 激光器
4 激光器
5 信号采集模块
6 信号采集模块
7 信号采集模块
8 信号采集模块
9 激光器基座
10 信号采集模块基座
11 激光器转轴
12 激光器驱动齿轮
13 导电滑环，a为导电滑环转子端，b为固定端
14 信号采集模块转轴
15 信号采集模块驱动齿轮
16 导电滑环，a为导电滑环转子端，b为固定端
17 无线充电模块，a为无线充电模块发送端，b为接收端
18 无线充电模块，a为无线充电模块发送到，b为接收端
19 表面等离子体共振传感器。
具体实施方式
以下，通过对图1和图2所示的具体实施实例对本发明进行阐述。如图1所示，激光器1、激光器2、激光器3和激光器4均固定于激光器基座9上。激光器基座9可以带动激光器进行旋转。信号采集模块5、信号采集模块6、信号采集模块7和信号采集模块8均固定与信号采集模块基座10上。信号采集模块基座10可带动信号采集模块进行旋转。
激光器基座9固定在激光器转轴11上。而信号采集模块基座10则固定在信号采集模块转轴14上。激光器转轴11由激光器驱动齿轮12驱动其进行旋转，以此带动激光器基座旋转。信号采集模块转轴14由信号采集模块驱动齿轮驱动其旋转，以此带动信号采集模块基座进行旋转。
导电滑环13，其转子端13b固定于激光器旋转轴上，其固定端13a保持固定。当激光器旋转轴11转动时，转子端13b跟随激光器旋转轴11同步旋转，而导电滑环固定端13a保持静止，并为旋转状态的所有激光器供电。
导电滑环16，其转子端16b固定于信号采集模块旋转轴14上，其固定端16a保持固定。当信号采集模块旋转轴14转动时，转子端16b跟随信号采集模块旋转轴14同步旋转，而导电滑环固定端16a保持静止，并为旋转状态的所有光电检测供电，同时可以为所有信号采集模块提供通信接口，可以将信号采集模块采集到的数据进行传输。
目前导电滑环可以支持500转/分钟的旋转速度，并支持大多数主流通信协议。以导电滑环转速500转/分钟来计算，本发明的光电检测装置应用于角度扫描式表面等离子共振检测仪器时，其检测速率可达32个表面等离子共振全谱/秒，检测速率远大与目前角度扫描式表面等离子体共振检测仪一个表面等离子共振曲线需要至少1秒的检测速率。
图3为本发明的另一具体实施实例。在该实施方案中，发明中的多数部件没有发生改变，而是将图1中的导电滑环13替换成了无线充电模块17；导电滑环16替换成了无线充电模块18。在本实施方案中，由于没有了导电滑环，所以信号采集模块的通信改为无线通信方式。该实施方案中，由于没有导电滑环的转速限制，该光学扫描装置的扫描速率还可以进一步提升。
图4为本发明的另一具体实施实例。在该实施方案中，发明中的多数部件没有发生改变，而是将图1中的导电滑环16替换成了无线充电模块19。在本实施方案中，由于信号采集模块没有与导电滑环相连，所以信号采集模块的通信改为无线通信方式。
图5为本发明的另一具体实施实例。在该实施方案中，发明中的多数部件没有发生改变，而是将图1中的导电滑环13替换成了无线充电模块17。
另外，除了以上具体实施实例，本发明支持的激光器和信号采集模块的数量还可以增加，这样采样的速率会翻倍。但是增加激光器和信号采集模块时，应当将激光器和信号采集模块限定在相应基座的特定区域。
下面进一步阐述本发明在表面等离子体共振检测仪上的应用，这里以角度扫描式表面等离子体共振检测仪为例，但其应用不仅限于角度扫描式表面等离子体共振检测仪。在图6中，表面等离子体共振传感器19是固定的，激光器基座9和信号采集模块基座10分别以箭头所指方向绕表面等离子体共振传感器19旋转并进行扫描。在图6所示的具体实施方案中，激光器基座9每绕表面等离子体共振传感器19一周，可对扫描4个表面等离子体共振全谱曲线，以转速500转/分钟计算，该实施方案可达到每秒采集32个表面等离子体共振全谱曲线。但是，其实施方案不仅限于图6所示的实施方案，且其转速也不仅限于某一转速。

Claims (4)

1.一种可连续旋转的光学扫描装置，实现360度连续旋转检测，其特征在于，具备：激光器转轴，用以驱动激光器进行旋转；信号采集模块转轴，用以驱动信号采集模块进行旋转；电能传递模块，用以对进行连续旋转的激光器模块和信号采集模块供电；通信模块，用以实现信号的传输；
电能传递模块是导电滑环、无线充电模块中的任一种；
激光器基座固定多个激光器；
信号采集模块基座固定多个信号采集模块。
2.如权利要求1所述的一种可连续旋转的光学扫描装置，其特征在于，通过无线充电方式对激光器供电。
3.如权利要求1所述的一种可连续旋转的光学扫描装置，其特征在于，通信模块是导电滑环。
4.如权利要求1所述的一种可连续旋转的光学扫描装置，其特征在于，通信模块是无线通信模块。
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