CN201368938Y - 一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，主要由电机(2)、光栅支架(5)，以及固定在光栅支架上的光栅(3)组成，其特征在于，还包括有电机控制器(1)，固定在光栅支架顶端并位于光栅上部的回零片(4)，设置在回零片上方的光耦(6)，以及均设置在底板(7)上的两个平面反射镜(12，12)和反射镜(16)组成；所述的底板(7)与电机(2)的端面固定相连，且光栅支架(5)固定在电机(2)的转轴上，所述的电机(2)和光耦(6)还均与电机控制器(1)相连接。本实用新型不仅能够缩短波长设置时间，而且除电机外的运动部件外没有机械接触，没有摩擦力，能保证单色光输出准确及检测结果的可靠性。

Description

一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置

技术领域

本实用新型涉及一种分光装置，具体是指一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置。

背景技术

生化分析仪是医学检验中使用频率最高、检测范围最广、最具代表性的设备之一，它以快捷、准确、便携等优点在各级医院中具有很重要的地位。由于生化分析仪在检测的时候，主要是使用试剂与血清或血液反应后生成有特定吸光度的物质，再由分光装置输出单一波长的单色光，该单色光照射上述反应后的生成物并通过仪器分析吸光度或吸光度的变化来判断被测血清或血液样本是否某种医学项目超标，从而确定生命体是否健康，因此，在进行生化分析时，都会应用到分光装置。由于传统的生化分析仪的光栅分光装置大多采用如图1所示的结构，即由电机2带动丝杆11再由滑块8带动螺杆17来使光栅支架5转动，从而输出单色光。该结构对电机的控制要求低，完全通过丝杆11的旋转运动驱动直线滑块8实现对波长的精细调节，其缺点是结构复杂，且光栅转动的任何部件只要出现松动或磨损都会使单色光输出不准确，使检测结果产生错误，因此采用传统单色光分光装置不仅会延长波长设定时间，甚至还会使测试结果极为不可靠。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，本装置不仅能够大大的缩短波长设置时间，而且除电机外的运动部件外没有机械接触，没有摩擦力，不会出现松动及磨损，从而保证了单色光输出准确及检测结果的可靠性。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，主要由电机、光栅支架，以及固定在光栅支架上的光栅、电机控制器，固定在光栅支架顶端并位于光栅上部的回零片，设置在回零片上方的光耦，以及均设置在底板上的两个平面反射镜和反射镜组成。所述的底板与电机的端面固定相连，且光栅支架固定在电机的转轴上，所述的电机和光耦还均与电机控制器相连接。

为了更好的实现本实用新型，所述的光栅支架的中心以及回零片的中心均与电机的转轴的轴心在同一条直线上；所述光栅的光学平面与电机的转轴的轴心在同一平面内。

进一步的，所述的光栅支架的横截面呈L型。

所述底板上设有一个用于电机的转轴穿过的通孔；在该底板上还设置有入射狭缝和出射狭缝，且入射狭缝和出射狭缝分别设置在通孔的两侧；所述的两个平面反射镜分别固定在入射狭缝和出射狭缝的附近；同时，两个平面反射镜与反射镜还分别设置在光栅支架的两侧。

所述的反射镜与两个平面反射镜之间呈等腰三角形分布。

所述的回零片为圆形薄片，且在该回零片上还设有一个以上的通光狭缝。

所述两个平面反射镜的中心与反射镜的中心位于同一水平面上。

所述的反射镜为球面反射镜；所述的电机为步进电机。

所述的电机控制器上还设有输入、输出控制端口及电源输入端口。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)本实用新型采用步进电机直接驱动，由于步进电机的负载很小，因此由步进电机直接驱动光栅转轴后，除电机外所有运动件没有机械摩擦，在仪器使用多次后也能准确的输出单色光，提高产品的使用寿命、重复性及可靠性。

(2)本实用新型采用由步进电机直接驱动光栅转轴后，由于没有丝杆的传导及减速过程，在单色光输出设定时可以快速到位，减少设定时间，从而能进一步的提高检验效率。

附图说明

图1为传统的光栅型分光装置结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意图；

图3为本实用新型的整体结构俯视面示意图；

图4为本实用新型光栅的部分剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

图1为传统的光栅型分光装置结构示意图，其工作过程为：由电机2带动丝杆11再由滑块8带动螺杆17来使光栅支架5转动，从而输出单色光。

如图2、3、4所示，电机2为本实用新型的驱动装置，为了减少机械摩擦和便于控制，电机2优先采用步进电机；同时，为了防止各部件之间的机械摩擦和松动，光栅支架5固定在步进电机2的转轴上。在底板7上开有一个通孔10，电机2的转轴通过该通孔10伸出于底板7，而底板7则固定在电机2的端面上，从而使电机2和底板7连成一个整体。

为了方便放置光栅3，光栅支架5制作成横截面为L型，光栅3则紧贴于光栅支架5的底面和侧面之间，从而确保光栅3能随着光栅支架5同步旋转。光栅支架5的底面固定在电机2的转轴上，当电机2转动时，光栅支架5能随该转轴同步旋转。回零片4为一块圆形的薄片，通过螺钉固定在光栅支架5的顶端并位于光栅3的顶部。为了确保回零片4、光栅支架5和光栅3之间能同步的旋转，回零片4的中心、光栅支架5的中心与电机2的转轴的中心在一条直线上，而光栅3的光学平面则与电机2的转轴的轴心在同一平面内。

光耦6通过固定在底板7上的支架位于回零片4的上方，为了方便光耦6给电机控制器1发出控制信号，在回零片4上设有一个或一个以上的通光狭缝9。当通光狭缝9的数量为一个以上时，这些通光狭缝9需要均匀的分布在回零片4上。

为了将光源发出的复合光转换成单色光，在底板7上还设有一个入射狭缝15、出射狭缝14、两个平面反射镜12及一个球面反射镜16。入射狭缝15和出射狭缝14分布在光栅支架5的两侧(即在底板7的通孔10的两侧)并固定在底板7上。在入射狭缝15和出射狭缝14的附近，即正对着入射狭缝15和出射狭缝14，还分别的固定有一块平面反射镜12。该平面反射镜12与入射狭缝15和出射狭缝14之间的距离可以根据实际的情况进行调节。球面反射镜16和两块平面反射镜12也分布在光栅支架5的两侧，为了确保光线的反射，该球面反射镜16和两块平面反射镜12之问呈等腰三角形布置，即以两块平面反射镜12为底边位于光栅支架5的一侧，而球面反射镜16为顶点位于光栅支架5的另一侧。为了确保球面反射镜16、两块平面反射镜12和光栅3之间的光线传播，两块平面反射镜12的中心和球面反射镜16及光栅3的中心要保持在同一个水平面内。

电机控制器1用于接收光耦6发出的控制信号并控制电机2的起停，因此电机控制器1分别与电机2和光耦6相连接。同时，为了使该电机控制器1能正常工作，在电机控制器1上还设有输入、输出端口及电源输入端口。

本实用新型的工作时，光源发出的复合光首先通过入射狭缝15射到平面反射镜12上，再由平面反射镜12将复合光反射到球面反射镜16上；球面反射镜16接收到复合光后便进行聚焦，并将聚焦后的复合光反射到光栅3上；光栅3接收到聚焦后的复合光后进行分光，并将分光后的复合光再反射到球面反射镜16上；最后球面反射镜16再次将分光后的复合光聚焦并反射到出射狭缝14附近的平面反射镜12上，由平面反射镜12反射并通过出射狭缝14输出。由于出射狭缝14的宽度一般在1mm以内，因此输出的光波宽度很窄，可以近似为单色光。

步进电机控制设计原理：首先根据光栅公式mλ＝d(sinα±sinβ)，通过计算得到出射狭缝14单色光波长每增加1nm时，光栅3所需转动的角度A，再根据算出的角度A计算出步进电机2的步距角B，并通过电机控制器1将步进电机细分，从而保证单色光输出的波长准确度小于1nm。

单色光输出控制原理：通过电机控制器1驱动电机2转动，由于光栅支架5、光栅3、回零片4都是直接或间接装在电机2的轴上的，此时光栅支架5、光栅3、回零片4都会随着电机2的转动同步转动。

当电机控制器1发出回零指令时，回零片4转动到通光狭缝9对着光耦6的中心，光耦6就会输出信号通知电机控制器1发出停止指令控制电机2停止转动；当电机控制器1发出波长设置指令时，电机2带动光栅3转动到设定的波长值相对应的位置时停止转动，从出射狭缝14输出某单色光。

如上所述，便可较好的实现本实用新型。

Claims (10)

1、一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，主要由电机(2)、光栅支架(5)，以及固定在光栅支架上的光栅(3)组成，其特征在于，还包括有电机控制器(1)，固定在光栅支架顶端并位于光栅上部的回零片(4)，设置在回零片上方的光耦(6)，以及均设置在底板(7)上的两个平面反射镜(12，12)和反射镜(16)；所述的底板(7)与电机(2)的端面固定相连，且光栅支架(5)固定在电机(2)的转轴上，所述的电机(2)和光耦(6)还均与电机控制器(1)相连接。

2、根据权利要求1所述的一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，其特征在于，所述的光栅支架(5)的中心以及回零片(4)的中心均与电机(2)的转轴的轴心在同一条直线上；所述光栅(3)的光学平面与电机(2)的转轴的轴心在同一平面内。

3、根据权利要求1或2所述的一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，其特征在于，所述的光栅支架(5)的横截面呈L型。

4、根据权利要求1所述的一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，其特征在于，所述底板(7)上设有一个用于电机(2)的转轴穿过的通孔(10)；在该底板(7)上还设置有入射狭缝(15)和出射狭缝(14)，且入射狭缝(15)和出射狭缝(14)分别设置在通孔(10)的两侧；所述的两个平面反射镜(12，12)分别固定在入射狭缝(15)和出射狭缝(14)的附近；同时，两个平面反射镜(12，12)与反射镜(16)还分别设置在光栅支架(5)的两侧。

5、根据权利要求4所述的一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，其特征在于，所述的反射镜(16)与两个平面反射镜(12，12)之间呈等腰三角形分布。

6、根据权利要求1或2所述的一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，其特征在于，所述的回零片(4)为圆形薄片，且在该回零片(4)上还设有一个以上的通光狭缝(9)。

7、根据权利要求1、4或5所述的一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，其特征在于，所述两个平面反射镜(12，12)的中心与反射镜(16)的中心位于同一水平面上。

8、根据权利要求1、4或5所述的一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，其特征在于，所述的反射镜(16)为球面反射镜。

9、根据权利要求1、2或4所述的一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，其特征在于，所述的电机(2)为步进电机。

10、根据权利要求1所述的一种由步进电机直接驱动的光栅型分光装置，其特征在于，所述的电机控制器(1)上还设有输入、输出控制端口及电源输入端口。

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