CN117538255A - 一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光谱仪技术领域,具体的说是一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,包括光谱仪和检测附件,所述光谱仪的内部固定安装有驱动电路板,所述驱动电路板通过接口与检测附件电连接,所述驱动电路板电连接有步进电机,所述步进电机包括螺套,所述螺套的外壁固定安装有聚焦镜,所述聚焦镜位于检测附件和光谱仪之间。本发明通过驱动电路板控制步进电机的旋转,步进电机通过丝杆旋转使螺套进行水平方向移动,螺套和聚焦镜同步移动,调整聚焦镜到被检测物之间的距离,自动进行调焦,使检测探头始终能检测到被检测物。

Description

一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪
技术领域
本发明涉及光谱仪技术领域,具体的说是一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪。
背景技术
手持式拉曼光谱仪具有检测速度快、重复性高、体积小、可“单兵作战”等优点。目前在毒品、爆炸物、药品以及食品安全等领域有着十分重要的作用,应用前景十分广阔。手持式拉曼光谱仪主要是由激光器、光谱仪、手持终端操作系统、光路模块、电池和检测探头等组成。检测探头主要是用于聚焦激光到检测样品,并且高效收集拉曼信号。
拉曼光谱中激发光源得线宽以及聚焦点的能量密度是影响拉曼激发效率两个重要的因素,所以一般大型的拉曼光谱仪会配备显微共焦系统,帮助检测人员进行对焦。便携式拉曼光谱仪也可配备显微附件,采用共焦设计,或者配备数控位移平台等,帮助检测人员进行对焦。而手持式拉曼光谱仪的调节方式主要有手动对调焦探头进行伸缩,或者通过几种固定的定焦附件的替换,来实现检测位置的控制。
1.手持式拉曼光谱仪在实际使用过程中,新用户或者不经常使用设备的用户来说,检测时经常忘记调节检测探头的位置,或者手动调节时不易调节到最佳检测位置,用户操作不当,还会存在检测位置发生变化的问题,检测不到被检测物,不能自动调焦。
2.检测样品为固体或液体时,存放其的瓶子厚度不同,会导致被检测物不在聚焦镜的焦点处,减弱了检测效果。
发明内容
基于此,有必要针对现有技术中检测探头不易调节到最佳检测位置的问题,提供一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪。
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
本发明所述的一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,包括光谱仪和检测附件,所述光谱仪的内部固定安装有驱动电路板,所述驱动电路板通过接口与检测附件电连接,所述驱动电路板电连接有步进电机,所述步进电机包括螺套,所述螺套的外壁固定安装有聚焦镜,所述聚焦镜位于检测附件和光谱仪之间。
进一步的,每个所述检测附件上均开设有放置槽,所述放置槽的截面为L形结构,所述放置槽内放置被检测物,多个所述检测附件分别为固体检测附件、小瓶液体检测附件和厚包装瓶体检测附件。
进一步的,所述光谱仪的内部固定安装有调焦镜,所述步进电机上端同轴固定安装有丝杆,所述丝杆外圈转动安装有滑动块,所述放置槽、调焦镜和聚焦镜位于同一条直线上,所述调焦镜通过聚焦镜照射到放置槽内的被检测物。
优选的,所述光谱仪内一侧设置有滑轨,所述滑动块一侧滑动安装在滑轨内侧,通过滑动块在滑轨内侧的滑动,实现对于调焦镜的升降控制,所述步进电机与驱动电路板电连接,所述步进电机均固定安装在光谱仪的内部。
进一步的,每个所述检测附件的内部均开设有反馈电路,所述反馈电路与驱动电路板电连接。
进一步的,所述光谱仪与检测附件相对的一侧开设有磁铁,所述磁铁吸附检测附件。
进一步的,所述检测附件的壳体采用铁壳、钴壳或镍壳中的一种。
一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪的自动调焦探测方法,包括如下步骤:
S1、选择检测附件3的种类:依据检测样品的形态和包装,选择固体检测附件、小瓶液体检测附件或厚包装瓶体检测附件,放置被检测物;
S2、安装检测附件与光谱仪:利用光谱仪侧部的磁铁对检测附件进行吸附,固定检测附件的位置,使检测探头能通过调焦镜照射到放置槽内的被检测物;
S3、调节检测距离:检测附件安装完毕后,检测附件通过接口连接驱动电路板,通过驱动电路板与检测附件内部反馈电路连通,驱动电路板依据反馈电路控制步进电机上的丝杆正转,通过丝杆转动改变螺套上调焦镜的位置,保持调焦镜到被检测物之间的距离;
S4、检测完毕:取下检测附件,驱动电路板使步进电机上的丝杆反转带动螺套上的调焦镜移动,将调焦镜复位到初始位置。
进一步的,所述调焦镜的焦距为6mm,使用小瓶检测附件时,调焦镜从初始位置自动伸出3mm;使用厚瓶检测附件时,调焦镜在初始位置保持不变;使用固体检测附件时,调焦镜从初始位置自动伸出6mm。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:
1、本发明通过驱动电路板控制步进电机的旋转,步进电机通过丝杆旋转使螺套进行水平方向移动,螺套和聚焦镜同步移动,调整聚焦镜到被检测物之间的距离,自动进行调焦,使检测探头始终能检测到被检测物。
2、本发明通过多种检测附件的结构设计,每种检测附件内的反馈电路不同,依据被检测物所处状态选用对应的检测附件,检测附件内的反馈电路反馈信号至驱动电路板,不同的检测附件与驱动电路板连通后,驱动电路板控制步进电机的旋转圈数不同,即聚焦镜移动距离不同,检测不同状态的被检测物时,调整聚焦镜的位置,使被检测物始终位于聚焦镜的焦点处,提高检测效果。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解,附图仅仅用于说明目的,而并非意在对本发明的保护范围构成限制,在附图中,相同的附图标记用于指代相同的部件。其中:
图1为本发明介绍的一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪的立体结构示意图;
图2为本发明中检测附件安装示意图;
图3为本发明中聚焦镜结构示意图;
图4为本发明的步进电机结构示意图
图5为本发明系统框图;
图6为本发明中三种型号的检测附件结构示意图。
图中标注说明:1、驱动电路板;2、接口;3、检测附件;4、步进电机;5、检测探头;6、聚焦镜;7、磁铁;8、光谱仪;9、滑动槽;10、丝杠;11、滑板;12、调焦镜。
具体实施方式
容易理解,根据本发明的技术方案,在不变更本发明实质精神下,本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此,以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明,而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
依据被检测物所处状态,选用对应的检测附件以放置被检测物,并调整检测距离。
本发明实施例介绍了一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,请参阅图1和2所示,包括光谱仪8和多个检测附件3,每个检测附件3上均开设有放置槽,放置槽的截面为L形结构,放置槽内放置被检测物。请参阅图6所示,多个检测附件3分别为固体检测附件、小瓶液体检测附件和厚包装瓶体检测附件,以放置不同类型的被检测物。
光谱仪8与检测附件3相对的一侧开设有磁铁7,磁铁7吸附检测附件3,检测附件3的壳体采用铁壳、钴壳或镍壳中的一种,通过磁吸的方式将光谱仪8和检测附件3固定在一起,便于安装和更换检测附件3,针对不同被检测物使用对应种类的检测附件3。
请参阅图3所示,光谱仪8的内部固定安装有驱动电路板1,驱动电路板1通过接口2与检测附件3电连接,每个检测附件3的内部均开设有反馈电路,反馈电路与驱动电路板1电连接,在通电时,检测附件3内部反馈电路反馈相对应的电信号到驱动电路板1,驱动电路板1识别出光谱仪8所连接的检测附件3的种类,即可识别被检测物种类。
请参阅图4所示,光谱仪8的内部固定安装有步进电机4,所述光谱仪8的内部固定安装有调焦镜5,所述步进电机4上端同轴固定安装有丝杆10,所述丝杆10外圈转动安装有滑动块11,所述放置槽、调焦镜5和聚焦镜6位于同一条直线上,所述调焦镜5通过聚焦镜6照射到放置槽内的被检测物。
所述光谱仪8内一侧设置有滑轨9,所述滑动块11一侧滑动安装在滑轨9内侧,通过滑动块11在滑轨9内侧的滑动,实现对于调焦镜5的升降控制,所述步进电机与驱动电路板1电连接,所述步进电机4均固定安装在光谱仪8的内部,
步进电机与驱动电路板1电连接,螺套的外壁固定安装有聚焦镜6,聚焦镜6位于检测附件3和光谱仪8之间,通过驱动电路板1连通的检测附件3不同,即反馈电路不同,步进电机的转动圈数不同,步进电机带动丝杆转动,其上螺套进行水平移动,螺套带动聚焦镜6水平移动,以调整聚焦镜6的位置。
移动聚焦镜6的过程中,调焦镜5始终能通过聚焦镜6将光线照射到被检测物。请参阅图5所示,调焦镜5的焦距为6mm,被检测物位于聚焦镜6水平方向6mm时,检测信号最强,检测效果最好,使用小瓶检测附件时,调焦镜5从初始位置自动伸出3mm;使用厚瓶检测附件时,调焦探头在初始位置保持不变;使用固体检测附件时,调焦镜5从初始位置自动伸出6mm。
一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪的自动调焦探测方法,包括如下步骤:
S1、选择检测附件3的种类:依据检测样品的形态和包装,选择固体检测附件、小瓶液体检测附件或厚包装瓶体检测附件,放置被检测物;
S2、安装检测附件3与光谱仪8:利用光谱仪8侧部的磁铁7对检测附件3进行吸附,固定检测附件3的位置,使调焦镜5能通过聚焦镜6照射到放置槽内的被检测物;
S3、调节检测距离:检测附件3安装完毕后,检测附件3通过接口2连接驱动电路板1,通过驱动电路板1与检测附件3内部反馈电路连通,驱动电路板1依据反馈电路控制步进电机4上的丝杆正转,通过丝杆转动改变螺套上调焦镜5的位置,保持调焦镜5到被检测物之间的距离;
S4、检测完毕:取下检测附件3,驱动电路板1使步进电机4上的丝杆反转带动螺套上的调焦镜5移动,将调焦镜5复位到初始位置。
具体的,依据被检测物种类选取检测附件3,使用对应种类的检测附件3进行监测,将选取的检测附件3通过磁吸的方式与光谱仪8相连,检测附件3内部的反馈电路通过接口2与驱动电路板1连通,驱动电路板1依据反馈电路的反馈信号控制步进电机进行旋转,步进电机通过带动丝杆旋转使螺套进行水平方向移动,即调焦镜5进行水平方向移动。
使用小瓶检测附件时,调焦镜5从初始位置自动伸出3mm距离,操作软件并提示检测小瓶内样品;使用厚瓶检测附件时,调焦镜5在初始位置保持不变,操作软件并提示检测厚瓶内样品;使用固体检测附件时,调焦镜5从初始位置自动伸出6mm,操作软件并提示检测固体样品。检测完成后,关闭软件会提示取下检测附件3,取下检测附件3后,驱动电路板1连接不到检测附件,检测反馈电路为通路,无反馈信号,调焦镜5复位到初始位置。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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保护范围的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,其特征在于:包括光谱仪(8)和多个检测附件(3),所述光谱仪(8)的内部固定安装有驱动电路板(1),所述驱动电路板(1)通过接口(2)与检测附件(3)电连接,所述驱动电路板(1)电连接有步进电机(4),所述步进电机(4)包括螺套,所述螺套的外壁固定安装有聚焦镜(6),所述聚焦镜(6)位于检测附件(3)和光谱仪(8)之间。
2.根据权利要求1所述的一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,其特征在于:每个所述检测附件(3)上均开设有放置槽,所述放置槽的截面为L形结构,所述放置槽内放置被检测物,多个所述检测附件(3)分别为固体检测附件、小瓶液体检测附件和厚包装瓶体检测附件。
3.根据权利要求2所述的一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,其特征在于:所述光谱仪(8)的内部固定安装有调焦镜(5),所述步进电机(4)上端同轴固定安装有丝杆(10),所述丝杆(10)外圈转动安装有滑动块(11),所述放置槽、调焦镜(5)和聚焦镜(6)位于同一条直线上,所述调焦镜(5)通过聚焦镜(6)照射到放置槽内的被检测物。
4.根据权利要求3所述的一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,其特征在于:所述光谱仪(8)内一侧设置有滑轨(9),所述滑动块(11)一侧滑动安装在滑轨(9)内侧,通过滑动块(11)在滑轨(9)内侧的滑动,实现对于调焦镜(5)的升降控制,所述步进电机与驱动电路板(1)电连接,所述步进电机(4)均固定安装在光谱仪(8)的内部。
5.根据权利要求4所述的一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,其特征在于:每个所述检测附件(3)的内部均开设有反馈电路,所述反馈电路与驱动电路板(1)电连接。
6.根据权利要求5所述的一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,其特征在于:所述光谱仪(8)与检测附件(3)相对的一侧开设有磁铁(7),所述磁铁(7)吸附检测附件(3)。
7.根据权利要求6所述的一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪,其特征在于:所述检测附件(3)的壳体采用铁壳、钴壳或镍壳中的一种。
8.一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪的自动调焦探测方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1、选择检测附件(3)的种类:依据检测样品的形态和包装,选择固体检测附件、小瓶液体检测附件或厚包装瓶体检测附件,放置被检测物;
S2、安装检测附件(3)与光谱仪(8):利用光谱仪(8)侧部的磁铁(7)对检测附件(3)进行吸附,固定检测附件(3)的位置,使调焦镜(5)能通过聚焦镜(6)照射到放置槽内的被检测物;
S3、调节检测距离:检测附件(3)安装完毕后,检测附件(3)通过接口(2)连接驱动电路板(1),通过驱动电路板(1)与检测附件(3)内部反馈电路连通,驱动电路板(1)依据反馈电路控制步进电机(4)上的丝杆正转,通过丝杆转动改变螺套上调焦镜(5)的位置,保持调焦镜(5)到被检测物之间的距离;
S4、检测完毕:取下检测附件(3),驱动电路板(1)使步进电机(4)上的丝杆反转带动螺套上的调焦镜(5)移动,将调焦镜(5)复位到初始位置。
9.一种更换附件自动调焦的手持拉曼光谱仪的自动调焦探测方法,包括如下步骤:所述调焦镜(5)的焦距为6mm,使用小瓶检测附件时,调焦镜(5)从初始位置自动伸出3mm;使用厚瓶检测附件时,调焦镜(5)在初始位置保持不变;使用固体检测附件时,调焦镜(5)从初始位置自动伸出6mm。
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