CN201698240U - Mems光谱仪恒温控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种MEMS光谱仪恒温控制系统，包括MEMS光学器件、第一微处理器，它还包括温度传感器、第二微处理器、半导体制冷片、AD转换器、DA转换器、控制电流放大电路，温度传感器测量机内温度，温度传感器与AD转换器输入端连接，AD转换器输出端与第二微处理器的信号输入端口连接，第二微处理器的信号输出端口与DA转换器输入端连接，DA转换器的输出端与控制电流放大电路输入端连接，控制电流放大电路的输出端与半导体制冷片连接。本实用新型采用半导体制冷技术调节MEMS光谱仪的机内温度，解决了MEMS光学器件的运动振幅随环境温度变化而变化的技术问题。

Description

MEMS光谱仪恒温控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种温度控制系统，尤其涉及一种MEMS光谱仪恒温控制系统，属于分析仪器技术领域。

背景技术

光谱学是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的一种技术，被广泛应用于多种领域，如颜色测量、化学成份的浓度检测或电磁辐射分析等。传统光谱测量仪由众多光学、电学与机械等分立器件组成，需要极其复杂的光路系统与精密机械结构，降低了整个仪器的可靠性，对仪器工作、存放环境也有着严格的要求，限制了对其更加广泛的应用。特别是针对在线(现场)光谱测量的应用需求，传统光谱仪无力解决，开发微型化光谱仪已成为当前一大研究热点。

随着科技的进步，微电子机械系统(MEMS)技术和微细加工技术已取得了迅猛的发展。众多基于MEMS技术的新型器件亦已崭露头角，其与传统器件相比具有许多优势，如体积小、功耗低、灵敏度高、重复性好、易批量生产、成本低、加工工艺稳定等。采用MEMS技术制作光谱仪已成为光谱仪开发的主流技术之一。

MEMS光谱仪采用MEMS光学器件与新型光路结构，设计出具有良好适用性的微型光谱仪，光路结构简单，可适合于各个光谱波段，具有明显的技术优势。该光谱仪由光纤连接器、入射狭缝、反射微镜、闪耀光栅、聚焦镜和探测器组成；待测光信号由光纤连接器接入光谱仪，入射狭缝位于光纤连接器后部，光信号经由入射狭缝入射到反射微镜上，反射微镜反射光信号至闪耀光栅，闪耀光栅将入射光信号分解成不同波长的单色光，单色光入射到聚焦镜上，由聚焦镜会聚并反射到探测器上，探测器放置于聚焦镜会聚焦点处，探测器测量接受的单色光的强度；反射微镜作周期性运动，使得入射光信号在闪耀光栅上的入射角度和各入射光信号中的单色光的空间排列位置呈周期性变化，各种波长的单色光经聚焦镜会聚后，依次进入探测器中，实现全光谱的扫描，其中所述反射微镜应用微电子机械系统技术(MEMS)制造而成，是一种MEMS光学器件，它是一种具有温度特性的器件，即使用恒定的信号驱动，MEMS微镜的运动振幅也会随着环境温度变化而变化，给光谱仪带来的后果是光谱图的波长稳定性被破坏。MEMS光学器件的这种特性给实际产品开发带来技术障碍，如果不能解决，MEMS光谱仪将不能胜任野外或者其他恶劣环境下的工作，使其功耗低、灵敏度高、成本低等优点无法得到发挥。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种MEMS光谱仪恒温控制系统，解决MEMS光谱仪中MEMS光学器件温度稳定性的问题，使得MEMS光谱仪具有良好的适应性和应用前景。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：

一种MEMS光谱仪恒温控制系统，包括MEMS光学器件1、第一微处理器2，所述MEMS光学器件1对光路进行处理，做光电变换处理后得到的电信号送至第一微处理器2，进行光谱测量，它还包括温度传感器3、第二微处理器4、半导体制冷片5、AD转换器6、DA转换器7、控制电流放大电路8，所述温度传感器3测量MEMS光学器件1所在机内温度，温度传感器3与AD转换器6输入端连接，AD转换器6输出端与第二微处理器4的信号输入端口连接，将温度信号送至第二微处理器4，第二微处理器4的信号输出端口与DA转换器7输入端连接，DA转换器7的输出端与控制电流放大电路8输入端连接，控制电流放大电路8的输出端与半导体制冷片5连接，半导体制冷片5调节机内温度。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述的MEMS光谱仪恒温控制系统，还包括一个密闭的恒温盒9，所述MEMS光学器件1、温度传感器3、半导体制冷片5位于恒温盒9内。

前述的MEMS光谱仪恒温控制系统，其中半导体制冷片5为多个，进行串并联组合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用半导体制冷技术调节MEMS光谱仪的机内温度，使光谱仪机内温度保持恒定，解决了MEMS光学器件的运动振幅随环境温度变化而变化的技术问题。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括MEMS光学器件1、第一微处理器2、温度传感器3、第二微处理器4、半导体制冷片5、AD转换器6、DA转换器7、控制电流放大电路8、恒温盒9。所述MEMS光学器件1对光路进行处理，做光电变换处理后得到的电信号送至第一微处理器2，进行光谱测量。所述恒温盒9是密闭的，MEMS光学器件1、温度传感器3、半导体制冷片5位于恒温盒9内。使用恒温盒将MEMS光学器件1与外界环境及其它发热电器元件隔绝，有助于保持温度的恒定。所述温度传感器3测量MEMS光学器件1所在恒温盒内温度，温度传感器3与AD转换器6输入端连接，AD转换器6输出端与第二微处理器4的信号输入端口连接，将测量得到的温度信号经AD转换后送至第二微处理器4。第二微处理器4对输入的温度信号与设定的理想温度值比较后进行运算，得到温度控制信号。第二微处理器4的信号输出端口与DA转换器7输入端连接，DA转换器7的输出端与控制电流放大电路8输入端连接，将温度控制信号进行DA转换后送到控制电流放大电路8，控制电流放大电路8对其进行运算放大。控制电流放大电路8的两个输出端与半导体制冷片5的两极连接，将控制电流输入半导体制冷片5，半导体制冷片5制冷以调节温度。如果改变输入到半导体制冷片5的直流控制电流的极性，则半导体制冷片变制冷为发热，可以对温度进行反向调节。

一个半导体制冷片的功率是有限的，如果温度调节能力达不到要求，可以将多个半导体制冷片进行串并联组合，以增强温度调节能力。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种MEMS光谱仪恒温控制系统，包括MEMS光学器件(1)、第一微处理器(2)，所述MEMS光学器件(1)对光路进行处理，做光电变换处理后得到的电信号送至第一微处理器(2)，进行光谱测量，其特征在于，它还包括温度传感器(3)、第二微处理器(4)、半导体制冷片(5)、AD转换器(6)、DA转换器(7)、控制电流放大电路(8)，所述温度传感器(3)测量MEMS光学器件(1)所在机内温度，温度传感器(3)与AD转换器(6)输入端连接，AD转换器(6)输出端与第二微处理器(4)的信号输入端口连接，将温度信号送至第二微处理器(4)，第二微处理器(4)的信号输出端口与DA转换器(7)输入端连接，DA转换器(7)的输出端与控制电流放大电路(8)输入端连接，控制电流放大电路(8)的输出端与半导体制冷片(5)连接，半导体制冷片(5)调节机内温度。

2.如权利要求1所述的MEMS光谱仪恒温控制系统，其特征在于，还包括一个密闭的恒温盒(9)，所述MEMS光学器件(1)、温度传感器(3)、半导体制冷片(5)位于恒温盒(9)内。

3.如权利要求1或2所述的MEMS光谱仪恒温控制系统，其特征在于，所述半导体制冷片(5)为多个，进行串并联组合。

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