CN116538470A - 自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置及其工作方法，所述装置包括氙灯以及多孔输出结构，氙灯与多孔输出结构电连接；多孔输出结构包括控制板、出光孔板以及快门，控制板与出光孔板叠层设置，控制板设置于出光孔板的一侧，快门设置于出光孔板的另一侧；快门与出光孔板中出光孔对应设置，快门用于确定出光孔的出光属性信息，出光孔板用于通过出光孔发射经过快门的原始光源；出光属性信息包括出光状态以及出光时间；控制板包括单片机、通信电路，单片机与快门电连接，通信电路基于待测照射剂量向单片机发送照射指令，单片机用于基于照射指令确定快门的工作状态。本发明实现了灵活调节照射剂量的递增幅度以及照射剂量的级差控制。

Description

自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及紫外线发射装置技术领域，尤其涉及一种自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置及其工作方法。

背景技术

根据GB/T 18830-2009，日光紫外线辐射是指波长为280nm～400nm的电磁辐射。其中日光紫外线UVA是指波长在320nm～400nm范围的日光紫外线辐射；日光紫外线UVB是指波长在290nm～320nm范围的日光紫外线辐射；日光紫外线UVC是指波长在200nm～290nm范围的日光紫外线辐射。大量研究表明，过量的紫外辐射对地球生态系统和人类健康极其有害。因此，化妆品领域以及科研部门进行的生物学实验领域，需要进行SPF和PFA防晒指数的测试；

在测试过程中，通常采用紫外线发射装置对产品进行测试，紫外线发射装置可以包括紫外线日光模拟仪、紫外线准分子灯、紫外线LED灯、日光模拟器等；其中，日光模拟器是一种模拟太阳光输出的设备，其光源采用国际公认的短弧氙灯，发射光谱与太阳光谱线几乎一致，特别是紫外线光谱输出强度一般可以达到自然界太阳光中紫外强度的5-10倍，经滤光片处理后，可输出特定波段(如UVA、UVB等)的紫外光；

现有技术通常采用面积法遮挡或者聚光来实现不同的辐照剂量调节，无法灵活调节辐照剂量。

发明内容

本发明提供了一种自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置及其工作方法，紫外线发射装置可以实现灵活调节辐射剂量。

一方面，本发明提供了一种自适应调节辐射剂量的日光模拟器，所述日光模拟器包括氙灯以及多孔输出结构，所述氙灯与所述多孔输出结构电连接；

所述多孔输出结构包括控制板、出光孔板以及快门，所述控制板与所述出光孔板叠层设置，所述控制板设置于所述出光孔板的一侧，所述快门设置于所述出光孔板的另一侧；所述氙灯用于发射原始光源，所述控制板用于根据待测照射剂量控制所述快门的工作状态；所述快门与所述出光孔板中出光孔对应设置，所述快门用于确定所述出光孔的出光属性信息，所述出光孔板用于通过所述出光孔发射经过所述快门的原始光源；所述出光属性信息包括出光状态以及出光时间；

所述控制板包括单片机、通信电路，所述单片机与所述快门电连接，所述通信电路基于待测照射剂量向所述单片机发送照射指令，所述单片机用于基于所述照射指令确定所述快门的工作状态。

进一步地，所述控制板还包括电源以及快门驱动电路，所述电源与所述单片机电连接，所述单片机与所述快门驱动电路电连接，所述快门驱动电路与所述快门电连接，所述电源用于为所述单片机供电，所述单片机用于基于所述照射指令确定所述快门驱动电路的工作状态，所述快门驱动电路用于确定所述快门的工作状态。

进一步地，所述快门为多个，每个快门对应一个快门驱动电路，每个快门驱动电路用于控制所述每个快门驱动电路对应的快门的工作状态；所述工作状态表征所述快门的开启时间以及关闭时间。

进一步地，所述出光孔板中包括多个所述出光孔，每个出光孔对应一个所述快门，所述出光孔的数量与所述快门的数量相同。

进一步地，所述出光孔板的尺寸满足下述条件：基于所述出光孔板形成的每个光斑的面积大于或等于0.5cm²，相邻光斑之间的距离大于或等于0.8cm。

进一步地，所述快门的孔径大于所述出光孔的孔径。

进一步地，所述紫外线发射装置还包括反光碗、复眼、滤光片以及反光镜，所述氙灯设置于所述反光碗的中心位置，所述复眼以及所述滤光片设置于所述氙灯与所述反光镜之间，所述复眼靠近所述氙灯设置，所述滤光片靠近所述反光镜设置；所述滤光片用于输出UVA、UVB中的至少一种光源。

另一方面提供了一种紫外线发射装置的工作方法，所述方法包括：

S1、开启所述紫外线发射装置；所述紫外线发射装置包括通信电路、单片机、出光孔板、快门、氙灯；

S2、基于所述通信电路根据照射剂量梯度、最大辐射剂量以及最小辐射剂量，确定多个待测照射剂量；

S3、基于所述通信电路根据所述出光孔板中出光孔的出光强度，构建预设映射关系；所述预设映射关系表征每个待测照射剂量与所述出光孔的出光属性信息之间的对应关系，所述出光属性信息包括出光状态以及出光时间；

S4、基于所述通信电路向所述单片机发送照射指令，所述照射指令携带所述预设映射关系；

S5、所述单片机基于所述预设映射关系中所述每个待测照射剂量所对应的出光孔的出光属性信息，确定快门的工作状态，并开启所述氙灯进行样品测试。

可选的，所述步骤S2之前还包括以下步骤：

基于所述通信电路获取所述出光孔板中出光孔的出光强度；

基于所述通信电路设定所述照射剂量梯度、所述最大辐射剂量以及所述最小辐射剂量。

可选的，所述基于所述通信电路根据所述出光孔板中出光孔的出光强度，构建预设映射关系，包括：

基于所述通信电路根据所述出光孔板中出光孔的出光强度，确定每个待测照射剂量所对应的出光孔的出光属性信息；

基于所述通信电路根据所述每个待测照射剂量与所述出光孔的出光属性信息之间的对应关系，构建所述预设映射关系。

本发明提供的自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置及其工作方法，具有如下技术效果：

(1)本发明中紫外线发射装置的控制板用于根据待测照射剂量控制快门的工作状态，从而便于控制出光孔的开启状态、出光时间、出光剂量等信息，实现灵活调节各个出光孔的出光属性信息；

(2)本发明的紫外线发射装置，在测试过程中，可以实现灵活调节照射剂量的递增幅度；

(3)本发明可以单独测量每个出光孔的强度，设置好照射的剂量和递增或递减幅度，软件自动计算照射时间，之后由单片机系统精确控制照射时间实现照射剂量的级差控制；

(4)本发明中的多个出光孔对应同一滤光片以及反光镜，各个孔的光谱一致性，均匀性更好，避免为了匀光而使用昂贵且易老化的光导器件，且避免了每次使用时反复的强度测量校验。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本说明书实施例提供的一种自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置的结构示意图；

图2是本说明书实施例提供的一种自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置方法的流程示意图；

图3是本说明书实施例提供的一种基于目标对象反馈的第一反馈文本，确定所述第一反馈文本中的实体关键词和描述关键词的方法的流程示意图；

图4是本说明书实施例提供的一种的方法的流程示意图；

图5是本说明书实施例提供的一种的方法的流程示意图；

图6是本说明书实施例提供的一种的方法的流程示意图；

其中，图中附图标记对应为：1-反光碗，2-氙灯，3-总光闸，4-复眼，5-第一滤光片，6-第二滤光片，7-反光镜，8-多孔输出结构，9-控制板，10-出光孔板，11-快门，12-出光孔。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实施例提供了一种自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置，所述紫外线发射装置包括氙灯以及多孔输出结构，所述氙灯与所述多孔输出结构电连接；

所述多孔输出结构包括控制板、出光孔板以及快门，所述控制板与所述出光孔板叠层设置，所述控制板设置于所述出光孔板的一侧，所述快门设置于所述出光孔板的另一侧；所述氙灯用于发射原始光源，所述控制板用于根据待测照射剂量控制所述快门的工作状态；所述快门与所述出光孔板中出光孔对应设置，所述快门用于确定所述出光孔的出光属性信息，所述出光孔板用于通过所述出光孔发射经过所述快门的原始光源；所述出光属性信息包括出光状态以及出光时间；

所述控制板包括单片机、通信电路，所述单片机与所述快门电连接，所述通信电路基于待测照射剂量向所述单片机发送照射指令，所述单片机用于基于所述照射指令确定所述快门的工作状态。

在一些实施例中，所述快门的孔径大于所述出光孔的孔径。

在一些实施例中，所述控制板还包括电源以及快门驱动电路，所述电源与所述单片机电连接，所述单片机与所述快门驱动电路电连接，所述快门驱动电路与所述快门电连接，所述电源用于为所述单片机供电，所述单片机用于基于所述照射指令确定所述快门驱动电路的工作状态，所述快门驱动电路用于确定所述快门的工作状态。

在一些实施例中，所述快门为多个，每个快门对应一个快门驱动电路，每个快门驱动电路用于控制所述每个快门驱动电路对应的快门的工作状态；所述工作状态表征所述快门的开启时间以及关闭时间。

在一些实施例中，所述出光孔板中包括多个所述出光孔，每个出光孔对应一个所述快门，所述出光孔的数量与所述快门的数量相同。

本实施例引入快门可以实现单独对每个出光孔的工作状态、出光时间、出光剂量进行控制，对于化妆品或者某些测试只要求五孔照射的，还可以灵活设置关闭最大，或者最小照射孔，以减少对受试者的不必要的照射。引入快门还可以实现多个出光孔中的一个出光孔出光。本实施例引入快门单独控制每一路的照射时间，用紫外辐照计单独测量每个出光孔的强度，预先设置照射剂量和递增或递减幅度，软件自动计算照射时间，之后由单片机系统精确控制照射时间实现照射剂量的级差控制。

可选的，本实施例中的快门与出光孔可以均为6个，在应用过程中，可以控制其中的部分或全部处于工作状态，且可以控制每个出光孔的出光时间、出光剂量不同，实现了出光孔的出光属性信息的灵活调整。

在一些实施例中，所述出光孔板的尺寸满足下述条件：基于所述出光孔板形成的每个光斑的面积大于或等于0.5cm²，相邻光斑之间的距离大于或等于0.8cm。

在一些实施例中，所述紫外线发射装置还包括反光碗、复眼、滤光片以及反光镜，所述氙灯设置于所述反光碗的中心位置，所述复眼以及所述滤光片设置于所述氙灯与所述反光镜之间，所述复眼靠近所述氙灯设置，所述滤光片靠近所述反光镜设置；所述滤光片用于输出UVA、UVB中的至少一种光源。

可选的，滤光片、反光镜的数量均为一个，反光镜为透镜，当快门、出光孔均为多个时，多个出光孔的光谱对应一个滤光片以及一个透镜。由于滤光片的一致性问题会导致每个滤光片的光谱不一致，所以每次测试都需要单独的测试每个紫外光导的输出强度等数据，并且紫外光导本身存在老化的问题，会随着使用的时间透光率降低。本实施例可以保证各个出光孔的光谱一致性，提高了多个光谱的均匀性，同时避免为了匀光而使用昂贵且易老化的光导器件，避免了每次使用时反复的强度测量校验。

可选的，滤光片可以替换为滤光片组合，即可以包括第一滤光片、第二滤光片，多孔光谱可以依次经过第一滤光片、第二滤光片。紫外线分UVB、UVA两种。UVA波段，波长320～400nm，又称为长波黑斑效应紫外线。UVB(英文全称：ultraviolet radiation b)是根据生物效应的不同，将紫外线波长划分出来的一个波段，UVB是户外紫外线，人们在室外活动时直接射入皮肤。通过滤光片可以控制输出光为UVA、UVB或者UVA以及UVB。

在一示例性实施例中，请参阅图1，图1是本说明书实施例提供的一种自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置系统的示意图，如图1所示，紫外线发射装置包括反光碗1，氙灯2，总光闸3，复眼4，第一滤光片5，第二滤光片6，反光镜7以及多孔输出结构8，其中，多孔输出结构8为六孔输出结构。

整个光路的输出实现如下所述：

反光碗1反射氙灯2的发光使得输出一束收缩的光柱，焦点远于六孔输出结构8，总光闸3在不需要使用的时候关闭，防止紫外照射导致的老化问题和意外伤害，复眼4结构对聚拢的光束匀光处理使得输出的光束光谱更均匀，第一滤光片5、第二滤光片6组成滤光片组合实现不同的光输出组合。反光镜7反射到六孔输出结构8的平面。最后由单片机控制六孔快门通过不同的照射时间来实现不同的照射剂量。

在一示例性实施例中，如图2所示，图2为一种六孔输出结构的正面结构示意图，包括控制板9以及出光孔板10；如图3所示，图3为一种六孔输出结构的反面结构示意图，其中包括快门11；如图4所示，图4为一种出光孔板的结构示意图；包括六个出光孔12；如图5所示，图5为一种控制板对应控制电路的结构示意图；包括单片机、通信电路，所述单片机与所述快门电连接，所述通信电路基于待测照射剂量向所述单片机发送照射指令，所述单片机用于基于所述照射指令确定所述快门的工作状态。所述控制板还包括电源以及快门驱动电路，所述电源与所述单片机电连接，所述单片机与所述快门驱动电路电连接，所述快门驱动电路与所述快门电连接，所述电源用于为所述单片机供电，所述单片机用于基于所述照射指令确定所述快门驱动电路的工作状态，所述快门驱动电路用于确定所述快门的工作状态。通过系统下发的控制指令，单片机分别控制每个快门的开闭时间来实现剂量级差，或者控制某个快门单独开关，或者控制某个快门处于关闭状态等。

本实施例还提供了一种紫外线发射装置的工作方法，所述方法包括以下步骤：

S1、开启所述紫外线发射装置；所述紫外线发射装置包括通信电路、单片机、出光孔板、快门、氙灯；

S2、基于所述通信电路根据照射剂量梯度、最大辐射剂量以及最小辐射剂量，确定多个待测照射剂量；

其中，最大辐射剂量以及最小辐射剂量可以根据实际情况进行设置。

S3、基于所述通信电路根据所述出光孔板中出光孔的出光强度，构建预设映射关系；所述预设映射关系表征每个待测照射剂量与所述出光孔的出光属性信息之间的对应关系，所述出光属性信息包括出光状态以及出光时间；

S4、基于所述通信电路向所述单片机发送照射指令，所述照射指令携带所述预设映射关系；

S5、所述单片机基于所述预设映射关系中所述每个待测照射剂量所对应的出光孔的出光属性信息，确定快门的工作状态，并开启所述氙灯进行样品测试。

可选的，所述步骤S2之前还包括以下步骤：

基于所述通信电路获取所述出光孔板中出光孔的出光强度；

基于所述通信电路设定所述照射剂量梯度、所述最大辐射剂量以及所述最小辐射剂量。

可选的，所述基于所述通信电路根据所述出光孔板中出光孔的出光强度，构建预设映射关系，包括：

基于所述通信电路根据所述出光孔板中出光孔的出光强度，确定每个待测照射剂量所对应的出光孔的出光属性信息；

基于所述通信电路根据所述每个待测照射剂量与所述出光孔的出光属性信息之间的对应关系，构建所述预设映射关系。

在一示例性实施例中，如图6所示，图6为一种紫外线发射装置的工作流程：启动开机后，调用之前保存每个孔的出光强度，也可以用紫外辐照计重新校准各个孔的出光强度，之后设定照射剂量梯度和照射最大/最小剂量，系统根据辐照强度，自动计算每个孔对应的辐照时间。最后通过通信由单片机控制板完成照射。

本发明提供的自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置及其工作方法，具有如下技术效果：

(1)本发明中紫外线发射装置的控制板用于根据待测照射剂量控制快门的工作状态，从而便于控制出光孔的开启状态、出光时间、出光剂量等信息，实现灵活调节各个出光孔的出光属性信息；

(2)本发明的紫外线发射装置，在测试过程中，可以实现灵活调节照射剂量的递增幅度；

(3)本发明可以单独测量每个出光孔的强度，设置好照射的剂量和递增或递减幅度，软件自动计算照射时间，之后由单片机系统精确控制照射时间实现照射剂量的级差控制；

(4)本发明中的多个出光孔对应同一滤光片以及反光镜，各个孔的光谱一致性，均匀性更好，避免为了匀光而使用昂贵且易老化的光导器件，且避免了每次使用时反复的强度测量校验。

需要说明的是：上述本说明书实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应调节辐射剂量的紫外线发射装置，其特征在于，所述紫外线发射装置包括氙灯以及多孔输出结构，所述氙灯与所述多孔输出结构电连接；

所述多孔输出结构包括控制板、出光孔板以及快门，所述控制板与所述出光孔板叠层设置，所述控制板设置于所述出光孔板的一侧，所述快门设置于所述出光孔板的另一侧；所述氙灯用于发射原始光源，所述控制板用于根据待测照射剂量控制所述快门的工作状态；所述快门与所述出光孔板中出光孔对应设置，所述快门用于确定所述出光孔的出光属性信息，所述出光孔板用于通过所述出光孔发射经过所述快门的原始光源；所述出光属性信息包括出光状态以及出光时间；

所述控制板包括单片机、通信电路，所述单片机与所述快门电连接，所述通信电路基于待测照射剂量向所述单片机发送照射指令，所述单片机用于基于所述照射指令确定所述快门的工作状态。

2.根据权利要求1所述的紫外线发射装置，其特征在于，所述控制板还包括电源以及快门驱动电路，所述电源与所述单片机电连接，所述单片机与所述快门驱动电路电连接，所述快门驱动电路与所述快门电连接，所述电源用于为所述单片机供电，所述单片机用于基于所述照射指令确定所述快门驱动电路的工作状态，所述快门驱动电路用于确定所述快门的工作状态。

3.根据权利要求2所述的紫外线发射装置，其特征在于，所述快门为多个，每个快门对应一个快门驱动电路，每个快门驱动电路用于控制所述每个快门驱动电路对应的快门的工作状态；所述工作状态表征所述快门的开启时间以及关闭时间。

4.根据权利要求1所述的紫外线发射装置，其特征在于，所述出光孔板中包括多个所述出光孔，每个出光孔对应一个所述快门，所述出光孔的数量与所述快门的数量相同。

5.根据权利要求1所述的紫外线发射装置，其特征在于，所述出光孔板的尺寸满足下述条件：基于所述出光孔板形成的每个光斑的面积大于或等于0.5cm²，相邻光斑之间的距离大于或等于0.8cm。

6.根据权利要求1所述的紫外线发射装置，其特征在于，所述快门的孔径大于所述出光孔的孔径。

7.根据权利要求1所述的紫外线发射装置，其特征在于，所述紫外线发射装置还包括反光碗、复眼、滤光片以及反光镜，所述氙灯设置于所述反光碗的中心位置，所述复眼以及所述滤光片设置于所述氙灯与所述反光镜之间，所述复眼靠近所述氙灯设置，所述滤光片靠近所述反光镜设置；所述滤光片用于输出UVA、UVB中的至少一种光源。

8.一种紫外线发射装置的工作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、开启所述紫外线发射装置；所述紫外线发射装置包括通信电路、单片机、出光孔板、快门、氙灯；

S2、基于所述通信电路根据照射剂量梯度、最大辐射剂量以及最小辐射剂量，确定多个待测照射剂量；

S3、基于所述通信电路根据所述出光孔板中出光孔的出光强度，构建预设映射关系；所述预设映射关系表征每个待测照射剂量与所述出光孔的出光属性信息之间的对应关系，所述出光属性信息包括出光状态以及出光时间；

S4、基于所述通信电路向所述单片机发送照射指令，所述照射指令携带所述预设映射关系；

S5、所述单片机基于所述预设映射关系中所述每个待测照射剂量所对应的出光孔的出光属性信息，确定快门的工作状态，并开启所述氙灯进行样品测试。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S2之前还包括以下步骤：

基于所述通信电路获取所述出光孔板中出光孔的出光强度；

基于所述通信电路设定所述照射剂量梯度、所述最大辐射剂量以及所述最小辐射剂量。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述通信电路根据所述出光孔板中出光孔的出光强度，构建预设映射关系，包括：

基于所述通信电路根据所述出光孔板中出光孔的出光强度，确定每个待测照射剂量所对应的出光孔的出光属性信息；

基于所述通信电路根据所述每个待测照射剂量与所述出光孔的出光属性信息之间的对应关系，构建所述预设映射关系。