CN111965154A - 一种便携式荧光编码检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明技术方案公开了一种便携式荧光编码检测装置，包括上壳和下壳；电路板，电路板上集成有USB接口、指示灯、数显屏、开关按钮和信号处理器；下壳中设有聚焦透镜，聚焦透镜与电路板之间安装有密封圈，电路板上集成有LED光源和光电探测器；光电探测器与信号处理器连接；下壳具有电池仓，电池仓与电路板电连接。本发明的便携式荧光编码检测装置体积较小，方便携带，具有快速、准确、便携、范围广、可编程的特点。具有多个LED激发光源和光电探测器，能够对被检物所发出的近紫外到近红外的多波段荧光信息进行快速检测和判断。可针对相应的荧光编码进行编程设置，以适应不同的检测材料和方法。

Description

一种便携式荧光编码检测装置

技术领域

本发明涉及检测装置技术领域，尤其是涉及一种便携式荧光编码检测装置。

背景技术

荧光材料因其具备隐藏性和易识别的特点，长期以来作为主要防伪技术应用于证卡票签之上。常见的荧光防伪方案是在纸张等防伪物上加入紫外荧光油墨，经过紫外灯照射，可激发出可见波段的荧光光谱，人眼通过识别荧光的色相、形状等信息来辨别真伪。这种识别方式虽然简单，但也存在很多问题。

首先，人眼对色彩和强度的辨识精度不够准确，波长或光强相近的光谱难以区分，因此无法准确判断荧光材料的激发光谱特性。其次，人眼只对可见光波段敏感，超出可见光范围的其他光谱无法直接察觉。

由此可见，这种常见的荧光识别方式只能帮助人们确认是否存在可见光波段的荧光，但无法准确辨别荧光的波段和强度等指标，对于超出可见光波段的荧光同样也无法辨识。而现有技术中的普通采用光谱检测仪器可精确获取光谱信息，但常见的光谱仪器体积较大，结构复杂，操作繁琐，不方便携带，也不适合于现场快速识别。

因此，本发明提供了一种便携式荧光编码检测装置，该装置能够快速、准确的识别荧光防伪特征，且体积小巧，方便携带。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有的光谱仪器体积较大，结构复杂，操作繁琐，不方便携带，也不适合于现场快速识别。

为解决上述的技术问题，本发明技术方案提供一种便携式荧光编码检测装置，其中，包括：

可拆装的上壳和下壳；

所述上壳与所述下壳之间安装电路板，所述电路板上集成有USB接口、指示灯、数显屏、开关按钮和信号处理器；

所述下壳中贯通地嵌设有聚焦透镜，所述聚焦透镜与所述电路板之间安装有密封圈，所述电路板上集成有LED光源和光电探测器，且所述LED光源和所述光电探测器的位置与所述聚焦透镜对应；

所述光电探测器与所述信号处理器连接；

所述下壳具有电池仓，所述电池仓与所述电路板电连接。

可选地，所述上壳开设有用于供所述开关按钮露出的按钮槽、用于安装位置与所述数显屏对应的窗口镜片的安装槽、用于安装位置与所述指示灯对应的导光柱的圆槽以及用于卡设所述USB接口的卡槽。

可选地，所述电池仓中安装有用于连接电池的弹簧片，所述弹簧片与所述电路板电连接。

可选地，所述聚焦透镜与所述密封圈之间设有滤波器，且所述滤波器嵌设于所述密封圈内。

可选地，所述滤波器位于所述聚焦透镜和所述LED光源、所述光电探测器之间，且接触所述聚焦透镜表面。

可选地，所述LED光源数量为三个且呈直线均匀排列且位于所述聚焦透镜垂直方向的中央位置处。

可选地，所述光电探测器数量为四个且分别两两均匀分布设置于所述LED光源的两侧。

本发明技术方案的有益效果是：

本发明的便携式荧光编码检测装置体积较小，方便携带，具有快速、准确、便携、范围广、可编程的特点。检测装置具有多个LED激发光源和光电探测器，能够对被检物所发出的近紫外到近红外的多波段荧光信息进行快速检测和判断。并可针对相应的荧光编码进行编程设置，以适应不同的检测材料和方法。本发明的检测装置解决了目视检测的不准确性，以及检测波段范围较窄的弊端。

附图说明

图1为本发明实施例中便携式荧光编码检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中便携式荧光编码检测装置的爆炸图；

图3为本发明实施例中LED光源和光电探测器的位置关系示意图；

图4为本发明实施例中密封圈和聚焦透镜的结构示意图；

图5为本发明实施例中便携式荧光编码检测装置的工作原理示意图。

附图中：1为上壳，2为下壳，3为电路板，4为USB接口，5为指示灯，6为显示屏，7为开关按钮，8为聚焦透镜，9为密封圈，10为电池仓，11为弹簧片，12为电池盖，13为圆槽，14为安装槽，15为按钮槽，16为窗口镜片，17为导光柱，18为电池，19为滤波器，20为信号处理器，21为信号处理模块，22为数值生成模块，23为结果输出模块，91为LED光源，92为光电探测器，100为被检物。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1和图2所示，示出了一种实施例的便携式荧光编码检测装置，其中，包括可拆装的上壳1和下壳2；上壳1与下壳2之间安装电路板3，电路板3上集成有USB接口4、指示灯5、数显屏6、开关按钮7和信号处理器(20，但未在图2中标出，即信号处理器可安装在电路板任意位置处)；下壳2中贯通地嵌设有聚焦透镜8，聚焦透镜8与电路板3之间安装有密封圈9，电路板3上集成有LED光源91和光电探测器92，LED光源和光电探测器的位置与聚焦透镜对应；光电探测器92与信号处理器20连接；下壳2具有电池仓10，电池仓10与电路板3电连接。

本实施例中，上壳1开设有用于供开关按钮7露出的按钮槽15、用于安装位置与数显屏6对应的窗口镜片16的安装槽14、用于安装位置与指示灯5对应的导光柱17的圆槽13以及用于卡设USB接口4的卡槽(未示出)。电池仓10中安装有用于连接电池18的弹簧片11，弹簧片11与电路板3电连接。

本实施例中，如图4和图5所示，聚焦透镜8与密封圈9之间设有滤波器19，且滤波器19嵌设于密封圈9内，滤波器19位于聚焦透镜8和LED光源91、光电探测器92之间，且接触聚焦透镜8表面。LED光源91数量为三个且呈直线均匀排列且位于聚焦透镜8垂直方向的中央位置处，光电探测器92数量为四个且分别两两均匀分布设置于LED光源91的两侧。

通过以下说明进一步的认识本发明的特性及功能。

本实施例的便携式荧光编码检测装置，包括由LED光源91、光电探测器92、滤波器19和聚焦镜头8等组成的光路系统，以及由LED电源91、集成模块(即信号处理器)、数显屏6和发声器件(未示出)等组成的电路系统，具备多波段检测、快速精确识别、多种可编程算法、便携式等功能。

如图5所示，本实施例的便携式荧光编码检测装置的工作原理为，LED光源91发出的光经过滤波和会聚后照射到被检物100上，若被检物100为所对应的荧光编码材料，则会被激发出特定波段的荧光。荧光经光路系统照射到光电探测器92并被接收，转换成相应的电信号，后经信号处理模块21进行信号处理的过程，通过数值生成模块22生成检测数值，最后，通过与预先设定值进行比对和判断，通过结果输出模块23输出检测结果，由此完成一次检测。

本实施例的便携式荧光编码检测装置的外形，其外形尺寸要求小、重量轻，方便携带和使用，该装置长度为140mm，宽度为30mm，总重量小于70g。

荧光编码，是指对荧光材料的比例、浓度、种类、数量等参数进行可控调制，形成的一种具有特定荧光光谱的混合荧光防伪材料。

如图3和图4所示，LED光源91，是由三个或更多高亮度LED组合而成，这些LED可发出相同或不同波段的光，其发光光谱对应特定荧光材料的吸收光谱，其波段范围通常但不限于300～800nm之间。

如图3和图4所示，光电探测器92，是由至少四个高灵敏度的微型光电池组成，每个光电池分别对应一个波段的荧光光谱，其波段范围通常但不限于400～1000nm之间。

滤波器19设置在LED光源91和光电探测器92上方，其作用是用于去除光源和外界环境中不必要的光谱波段，以降低干扰，提高信噪比。

如图4所示的光路系统包含光源、探测器、滤波器、密封圈、聚焦透镜等部件，要求具备良好的密封性能和低反射率。

聚焦透镜8，优选使用焦距更短的半球透镜，以达到缩短光路、减轻重量的目的，且透镜在400nm～1000nm波段的透过率必须大于95％，300nm～400nm波段的透过率大于90％。

电池18是由两节7#干电池串联供电，也可通过USB接口5连接外部电源供电。

集成电路包括信号放大、逻辑运算、数据写入/导出等功能，其数据写入和导出均通过USB接口。

显示器件为LED数显屏6和指示灯5，其中数显屏6用于显示错误代码和检测步骤，指示灯5则显示检测结果。检测结果通过，则指示灯5变绿；反之变红。

发声器件，是指用于指示检测结果的蜂鸣装置，检测结果通过，响一次；反之响两次。

信号处理过程，主要包括信号放大、计算、对比等过程，对比方式包括数值大小、阈值范围、倍率乘积等形式。

多波段检测，是指在荧光材料的激发光谱范围内的多个波段，包括但不限于以上的400～1000nm。

快速精确识别，是指通电后即进行检测，并立刻反应检测结果，其检测时间小于2S。另外，该装置通过滤波和降低器件反射等方式可有效降低噪声，提高信噪比，检测误差低于2％，实现精确识别。

多种可编程算法，具体包括对光源的控制、检测步骤的排序、检测数值的设置、检测结果的比对等。

本实施例的荧光编码检测装置的工作过程主要包括以下步骤：

装置开关联通后，其自带光源分别发出不同波段的光谱。经过滤波器去除干扰波段，并经透镜会聚照射到被检物体之上。

被检物体若为对应的荧光材料，被照射到后会激发出特定的荧光光谱。荧光经透镜会聚后再经过滤波，照射到光电探测器之上，并被接收，其他波段荧光和反射光则被过滤掉，以降低杂散光干扰。需要说明的是，每个波段的荧光只能对应一个光电探测器，因此可同时检测多个波段的荧光。

光电探测器将光信号转换为电信号，并经电路放大、计算、对比，最后生成结果。

检测结果通过，则指示灯变绿，声响一次；反之指示灯变红，响两次。人眼通过观察指示灯颜色和提示音即可获得检测结果。

需要说明的，在对被检物进行检测之前，需要预先对标样数据进行采集，并设置好比对方式，再将其通过USB接口导入该检测装置，只有被检物上的荧光光谱数据符合比对结果才能通过检测。

本实施例的便携式荧光编码检测装置主要是针对传统的使用紫外笔照射，人眼鉴别真伪的方式进行对比，其主要优点在于准确性、可编程、范围广等方面。现有的特定的光谱仪虽然也可以用来检测荧光，但不适合公众防伪。

综上所述，本发明的便携式荧光编码检测装置体积较小，方便携带，具有快速、准确、便携、范围广、可编程的特点。检测装置具有多个LED激发光源和光电探测器，能够对被检物所发出的近紫外到近红外的多波段荧光信息进行快速检测和判断。并可针对相应的荧光编码进行编程设置，以适应不同的检测材料和方法。本发明的检测装置解决了目视检测的不准确性，以及检测波段范围较窄的弊端。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种便携式荧光编码检测装置，其特征在于，包括：

可拆装的上壳和下壳；

所述上壳与所述下壳之间安装电路板，所述电路板上集成有USB接口、指示灯、数显屏、开关按钮和信号处理器；

所述下壳中贯通地嵌设有聚焦透镜，所述聚焦透镜与所述电路板之间安装有密封圈，所述电路板上集成有LED光源和光电探测器，且所述LED光源和所述光电探测器的位置与所述聚焦透镜对应；

所述光电探测器与所述信号处理器连接；

所述下壳具有电池仓，所述电池仓与所述电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的便携式荧光编码检测装置，其特征在于，所述上壳开设有用于供所述开关按钮露出的按钮槽、用于安装位置与所述数显屏对应的窗口镜片的安装槽、用于安装位置与所述指示灯对应的导光柱的圆槽以及用于卡设所述USB接口的卡槽。

3.根据权利要求1所述的便携式荧光编码检测装置，其特征在于，所述电池仓中安装有用于连接电池的弹簧片，所述弹簧片与所述电路板电连接。

4.根据权利要求1所述的便携式荧光编码检测装置，其特征在于，所述聚焦透镜与所述密封圈之间设有滤波器，且所述滤波器嵌设于所述密封圈内。

5.根据权利要求4所述的便携式荧光编码检测装置，其特征在于，所述滤波器位于所述聚焦透镜和所述LED光源、所述光电探测器之间，且接触所述聚焦透镜表面。

6.根据权利要求5所述的便携式荧光编码检测装置，其特征在于，所述LED光源数量为三个且呈直线均匀排列且位于所述聚焦透镜垂直方向的中央位置处。

7.根据权利要求6所述的便携式荧光编码检测装置，其特征在于，所述光电探测器数量为四个且分别两两均匀分布设置于所述LED光源的两侧。

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