CN202119707U - 一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置。它包括太赫兹样品测试装置和控制系统。太赫兹样品测试装置包括样品盘、样品池、定位孔、步进电机、光电装置、测试平台、太赫兹测试孔、调平螺母、水平仪、压紧弹簧固定装置、压紧弹簧、金属弹片、样品池内孔和样品池外孔；控制系统包括微控制器、电源电路、按键电路、语音电路、报警电路、液晶显示电路、LED指示电路、步进电机驱动电路、光电定位电路。本实用新型充分的考虑了可靠性与人机工程原理，最大可能的减少了实验误差，减少了误操作概率，提高了实验效率。

Description

一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种利用微控制器控制的太赫兹时域光谱测量系统的样品自动测试装置。 

背景技术

太赫兹时域光谱技术是采用飞秒激光器激发砷化镓晶体辐射出的太赫兹波对物质等进行探测的一种新技术。在太赫兹时域光谱系统中，样品的太赫兹时域波形的获得是利用延迟装置通过改变穿过样品的不同时刻的太赫兹脉冲电场强度的泵浦光和探测光的光程差来测量的。在实验过程中的主要误差来源有泵浦光、样品折射和反射及人为因素。泵浦光受环境温度和湿度的波动影响会产生较大的幅值和相位改变，样品的折射和反射对样品面与太赫兹波的准直度十分敏感，换样品的时间长短及放置样品的质量等与测量精度直接相关，这些因素对不同时刻测量数据的重复性和透过样品的太赫兹波的强度等有较大影响，由此产生较大的测量误差。 

现有的太赫兹时域光谱测量装置中，最常用的是每次将一个样品放入样品池中进行测量。这种测量方法每次装入样品的时间大约1min，效率较低，装入样品池的样品垂直精度也难以得到保证，而且装入样品时往往会导致箱内环境湿度和温度等因素发生变化，这种变化对样品测试的结果均有不同程度的影响，这种影响会导致测量结果存在着一定的失真，甚至严重的影响测试结果。对于有微小差别样品的测量，为了使其有效信息不至于被严重的影响，在测试过程中就必须保证样品相对于太赫兹光线的垂直精度和箱内环境的基本不变，因此传统的每次只测量一个样品的方法是不能够被采用的。 

为了解决上述问题，提高太赫兹时域光谱测量效率，提高样品相对于太赫兹光线的垂直精度，保证箱内环境的基本一致，本实用新型提出一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置。该装置可以在放入样品前手动的调节样品台的水品精度，从而提高样品相对于太赫兹光线的垂直精度。该装置提供一个以上的样品池，从而可以一次性放入一个以上的样品，从而保证了样品测试的连续性，降低了因反复装入样品时带来的箱内环境的改变。该装置在放入样品后的操作几乎全部由微控制器控制，减小了反复填装样品所占用的时间，从而提高了样品测试的效率。此外，本基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置还提供了初始位置自动调整的调零功能，本装置采用的液晶显示电路可以实时的当前系统的运行状态以及当前测试的样品池编号，减小了人工记忆带来的遗漏、混淆等错误，最大可能的提高了测量的可靠性。 

目前虽然也有类似样品架装置，但目前的装置难以保证样品相对于太赫兹光线的垂直精度，而且在放入样品后不能自动调节样品架的初始位置，没有相应的显示装置，需要人工去记忆当前的样品池编号，也没有相应的按键输入等控制电路，操作起来很不方便，测试精度难以保证。随着实验次数的增加以及放入样品数目增多，使用现有装置很容易造成样品测试步骤的遗漏和混淆，难以保证样品测试的可靠性。 

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置。 

基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置包括太赫兹样品测试装置和控制系统，太赫兹样品测试装置包括样品盘、样品池、定位孔、步进电机、光电装置、测试平台、太赫兹测试孔、调平螺母、水平仪、压紧弹簧固定装置、压紧弹簧、金属弹片、样品池内孔和样品池外孔，调平螺母安装在测试平台底部的四角，水平仪安装在测试平台的上表面，光电装置与步进电机固定在测试平台的上表面的凹槽处，太赫兹测试孔贯穿测试平台的前后表面，样品盘固定在步进电机的输出轴上，一个以上的样品池、压紧弹簧固定装置、压紧弹簧、金属弹片均匀的分布在样品盘的四周，压紧弹簧一端通过压紧弹簧固定装置固定在样品盘上，金属弹片连接在压紧弹簧的另一端，定位孔分布在样品盘的外缘，并靠近样品池；控制系统包括微控制器、电源电路、按键电路、语音电路、报警电路、液晶显示电路、LED指示电路、步进电机驱动电路、光电定位电路，微控制器分别与电源电路、按键电路、语音电路、报警电路、液晶显示电路、LED指示电路、步进电机驱动电路、光电定位电路相连。 

所述的电源电路为：电源接口J1的端口1与按键开关S1的端口2相连接，电源接口J1端口2与按键开关S1的端口5 相连，按键开关S1的端口6接地，按键开关S1的端口2与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C1的正极、电容C2的一端以及芯片U6的端口1相连，电容C1的负极接地，电容C2的另一端接地，芯片U6的端口3和芯片U6的端口5接地，芯片U6的端口2与二极管D4的阴极以及电感L1的一端相连，芯片U6的端口4与电感L1的另一端、电容C3的正极、电容C10的一端以及芯片U5的端口1相连，二极管D4的阳极、电容C3的负极和电容C10的另一端接地，芯片U5的端口3与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与发光二极管D3的阳极相连，发光二极管D3的阴极接地，芯片U5的端口2接地，芯片U5的端口5和芯片U5的端口6不与任何器件相连接，芯片U5端口4与N沟道MOS管Q1的栅极相连，N沟道MOS管Q1的源极与电源和芯片U5的端口1相连接，N沟道MOS管Q1的漏极与电源芯片U5的端口1以及二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极与电源相连，二极管D14的阳极与电阻R11的一端相连，二极管D14的阴极接地，电阻R11的另一端、电容C4的一端以及电容C11的一端与电源相连，电容C4的另一端以及电容C11的另一端接地。 

所述的LED指示电路为：芯片U7的端口4以及芯片U7的端口5接地，芯片U7的端口6与电阻R12的一端以及电容C12的一端相连，电阻R12的另一端与电源连接，电容C12的另一端接地，芯片U7的端口9接地，芯片U7的端口10与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与发光二极管D8的阴极相连，二极管D8的阳极与电源相连，芯片U7的端口11与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与发光二极管D9的阴极相连，二极管D9的阳极与电源相连，芯片U7的端口12与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与发光二极管D10的阴极相连，二极管D10的阳极与电源相连，芯片U7的端口13与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与发光二极管D11的阴极相连，二极管D11的阳极与电源相连，芯片U7的端口14与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与发光二极管D12的阴极相连，二极管D12的阳极与电源相连，芯片U7的端口15与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与发光二极管D13的阴极相连，二极管D13的阳极与电源相连，芯片U7的端口16、芯片U7的端口7不与任何器件连接，芯片U7的端口18与电源连接。 

所述的按键电路为：芯片U9的端口4以及芯片U9的端口5接地，芯片U9的端口6与电阻R27的一端以及电容C19的一端相连，电阻R27的另一端与电源连接，电容C19的另一端接地，芯片U9的端口9接地，芯片U9的端口10与电阻R35的一端以及按键K10的一端相连，电阻R35的另一端与电源相连，按键K10的另一端接地，芯片U9的端口11与电阻R34的一端以及按键K9的一端相连，电阻R34的另一端与电源相连，按键K9的另一端接地，芯片U9的端口12与电阻R33的一端以及按键K8的一端相连，电阻R33的另一端与电源相连，按键K8的另一端接地，芯片U9的端口13与电阻R32的一端以及按键K7的一端相连，电阻R32的另一端与电源相连，按键K7的另一端接地，芯片U9的端口14与电阻R31的一端以及按键K6的一端相连，电阻R31的另一端与电源相连，按键K6的另一端接地，芯片U9的端口15与电阻R30的一端以及按键K5的一端相连，电阻R30的另一端与电源相连，按键K5的另一端接地，芯片U9的端口16与电阻R29的一端以及按键K4的一端相连，电阻R29的另一端与电源相连，按键K4的另一端接地，芯片U9的端口17与电阻R28的一端以及按键K3的一端相连，电阻R28的另一端与电源相连，按键K3的另一端接地，芯片U9的端口18与电源相连。 

所述的语音电路为：芯片U4的端口4接地，芯片U4的端口5与话筒LS2的一端相连，芯片U4的端口6与话筒LS2的另一端相连，芯片U4的端口7与电源相连，芯片U4的端口8与扬声器MK1的一端相连，芯片U4的端口9与扬声器MK1的另一端相连，芯片U4的端口10与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与接口J4的一端相连，接口J4的另一端接地，芯片U4的端口20与按键K2的一端相连，按键K2的另一端接地，极性电容C8的正极与电源相连，极性电容C8的负极接地，电容C9的一端与电源相连，电容C9的另一端接地。 

所述的报警电路为：电阻R24的一端与电源相连，电阻R24的另一端与PNP型三极管Q9的发射极相连，PNP型三极管Q9的集电极与蜂鸣器LS1的正极相连，蜂鸣器LS1的负极接地，PNP型三极管Q9的基极与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端与微控制器相连。 

所述的光电定位电路为： 端口J3的端口1与12V电源以及电阻R3的一端相连，端口J3的端口2与光耦U3的端口2以及电阻R3的另一端相连，端口J3的端口3接地，光耦U3的端口1与12V电源相连，光耦U3的端口4与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接电源。 

所述的液晶显示电路为：芯片U10的端口1接地，芯片U10的端口2与电源相连，芯片U10的端口3、芯片U10的端口7、芯片U10的端口8、芯片U10的端口9、芯片U10的端口10、芯片U10的端口11、芯片U10的端口12、芯片U10的端口13、芯片U10的端口14、芯片U10的端口16和芯片U10的端口18不与任何器件相连，芯片U10的端口15与电阻R23的一端相连，电阻R23的另一端接地，芯片U10的端口17与电阻R25的一端和电容C26的一端相连，电阻R25的另一端与电源相连，电容C26的另一端接地，芯片U10的端口19与电源相连，芯片U10的端口20接地。 

所述的步进电机驱动电路为： 芯片U8的端口1与接口J5的端口4相连，芯片U8的端口2与接口J5的端口2相连，芯片U8的端口3与电阻R19的一端、电阻R20的一端相连，电阻R19的另一端接地，芯片U8的端口4与电阻R20的另一端以及电容C16的一端相连，电容C16的另一端接地，芯片U8的端口5与接口J5的端口1相连，芯片U8的端口6接地，芯片U8的端口7接地，芯片U8的端口11与接口J6的端口2相连，接口J6的端口1接地，芯片U8的端口12与电阻R14的一端、电容C13的一端相连，电阻R14的另一端接地，电容C13的另一端接地，芯片U8的端口13接地，芯片U8的端口14与电阻R15的一端、电容C14的一端相连，电阻R15的另一端接地，电容C14的另一端接地，芯片U8的端口15与芯片U8的端口11相连，芯片U8的端口18接地，芯片U8的端口19接地，芯片U8的端口21与接口J5的端口3相连，芯片U8的端口22与电阻R17的一端、电容C15的一端相连，电容C15的另一端接地，芯片U8的端口23与电阻R17的另一端以及电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端接地，芯片U8的端口24与电容C17的一端、极性电容C18的正极以及电源相连，电容C17的另一端接地，极性电容C18的负极接地。 

本实用新型可以提高太赫兹时域光谱测量效率，提高样品相对于太赫兹光线的垂直精度，保证箱内环境的基本一致，本实用新型提出一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置。该装置可以在放入样品前手动的调节样品台的水品精度，从而提高样品相对于太赫兹光线的垂直精度。该装置提供一个以上的样品池，从而可以一次性放入一个以上的样品，从而保证了样品测试的连续性，降低了因反复装入样品时带来的箱内环境的改变。该装置在放入样品后的操作几乎全部由微控制器控制，减小了反复填装样品所占用的时间，从而提高了样品测试的效率。此外，本基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置还提供了初始位置自动调整的调零功能，本装置采用的液晶显示电路可以实时的当前系统的运行状态以及当前测试的样品池编号，减小了人工记忆带来的遗漏、混淆等错误，最大可能的提高了测量的可靠性。 

附图说明

图1为基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置结构示意图； 

图2为本实用新型的太赫兹样品测试装置俯视图；

图3为图1的A-A剖视图；

图4为本实用新型的控制系统方框图；

图5为本实用新型的控制系统的电源电路图；

图6为本实用新型的控制系统的语音电路图；

图7为本实用新型的控制系统的LED指示电路图；

图8为本实用新型的控制系统的按键电路图；

图9为本实用新型的控制系统的步进电机驱动电路图；

图10为本实用新型的控制系统的液晶显示电路图；

图11为本实用新型的控制系统的报警电路图；

图12为本实用新型的控制系统的光电定位电路图；

图13为本实用新型的是实施例中使用的THz-TDS装置内部光路图；

图中，1、样品盘，2、样品池，3、定位孔，4、步进电机，5、光电装置，6、测试平台，7、太赫兹测试孔，8、调平螺母，9、水平仪，10、压紧弹簧固定装置，11、压紧弹簧，12、金属弹片，13、样品池内孔，14、样品池外孔。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型的实施例，详细说明本实用新型的技术方案。 

如图1～4所示，基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置包括太赫兹样品测试装置和控制系统，太赫兹样品测试装置包括样品盘1、样品池2、定位孔3、步进电机4、光电装置5、测试平台6、太赫兹测试孔7、调平螺母8、水平仪9、压紧弹簧固定装置10、压紧弹簧11、金属弹片12、样品池内孔13和样品池外孔14，调平螺母8安装在测试平台6底部的四角，水平仪9安装在测试平台6的上表面，光电装置5与步进电机4固定在测试平台6的上表面的凹槽处，太赫兹测试孔7贯穿测试平台6的前后表面，样品盘1固定在步进电机的输出轴上，一个以上的样品池2、压紧弹簧固定装置10、压紧弹簧11、金属弹片12均匀的分布在样品盘1的四周，压紧弹簧11一端通过压紧弹簧固定装置10固定在样品盘1上，金属弹片12连接在压紧弹簧11的另一端，定位孔3分布在样品盘1的外缘，并靠近样品池2；控制系统包括微控制器、电源电路、按键电路、语音电路、报警电路、液晶显示电路、LED指示电路、步进电机驱动电路、光电定位电路，微控制器分别与电源电路、按键电路、语音电路、报警电路、液晶显示电路、LED指示电路、步进电机驱动电路、光电定位电路相连，微控制器的型号为dsPIC32MX795F512L。 

如图5所示，电源电路为：电源接口J1的端口1与按键开关S1的端口2相连接，电源接口J1端口2与按键开关S1的端口5 相连，按键开关S1的端口6接地，按键开关S1的端口2与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C1的正极、电容C2的一端以及芯片U6的端口1相连，电容C1的负极接地，电容C2的另一端接地，芯片U6的端口3和芯片U6的端口5接地，芯片U6的端口2与二极管D4的阴极以及电感L1的一端相连，芯片U6的端口4与电感L1的另一端、电容C3的正极、电容C10的一端以及芯片U5的端口1相连，二极管D4的阳极、电容C3的负极和电容C10的另一端接地，芯片U5的端口3与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与发光二极管D3的阳极相连，发光二极管D3的阴极接地，芯片U5的端口2接地，芯片U5的端口5和芯片U5的端口6不与任何器件相连接，芯片U5端口4与N沟道MOS管Q1的栅极相连，N沟道MOS管Q1的源极与电源和芯片U5的端口1相连接，N沟道MOS管Q1的漏极与电源芯片U5的端口1以及二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极与电源相连，二极管D14的阳极与电阻R11的一端相连，二极管D14的阴极接地，电阻R11的另一端、电容C4的一端以及电容C11的一端与电源相连，电容C4的另一端以及电容C11的另一端接地，芯片U5的型号为MAX484，芯片U6的型号为LM2576。 

如图6所示，语音电路为：芯片U4的端口4接地，芯片U4的端口5与话筒LS2的一端相连，芯片U4的端口6与话筒LS2的另一端相连，芯片U4的端口7与电源相连，芯片U4的端口8与扬声器MK1的一端相连，芯片U4的端口9与扬声器MK1的另一端相连，芯片U4的端口10与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与接口J4的一端相连，接口J4的另一端接地，芯片U4的端口20与按键K2的一端相连，按键K2的另一端接地，极性电容C8的正极与电源相连，极性电容C8的负极接地，电容C9的一端与电源相连，电容C9的另一端接地，芯片U4的型号为ZY1730。 

如图7所示， LED指示电路为：芯片U7的端口4以及芯片U7的端口5接地，芯片U7的端口6与电阻R12的一端以及电容C12的一端相连，电阻R12的另一端与电源连接，电容C12的另一端接地，芯片U7的端口9接地，芯片U7的端口10与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与发光二极管D8的阴极相连，二极管D8的阳极与电源相连，芯片U7的端口11与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与发光二极管D9的阴极相连，二极管D9的阳极与电源相连，芯片U7的端口12与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与发光二极管D10的阴极相连，二极管D10的阳极与电源相连，芯片U7的端口13与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与发光二极管D11的阴极相连，二极管D11的阳极与电源相连，芯片U7的端口14与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与发光二极管D12的阴极相连，二极管D12的阳极与电源相连，芯片U7的端口15与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与发光二极管D13的阴极相连，二极管D13的阳极与电源相连，芯片U7的端口16、芯片U7的端口7不与任何器件连接，芯片U7的端口18与电源连接，本电路可以显示当前系统的运行状态，显示的状态包括开机、调零、测试、转换和停止，芯片U7的型号为MCP23S08。 

如图8所示，按键电路为：芯片U9的端口4以及芯片U9的端口5接地，芯片U9的端口6与电阻R27的一端以及电容C19的一端相连，电阻R27的另一端与电源连接，电容C19的另一端接地，芯片U9的端口9接地，芯片U9的端口10与电阻R35的一端以及按键K10的一端相连，电阻R35的另一端与电源相连，按键K10的另一端接地，芯片U9的端口11与电阻R34的一端以及按键K9的一端相连，电阻R34的另一端与电源相连，按键K9的另一端接地，芯片U9的端口12与电阻R33的一端以及按键K8的一端相连，电阻R33的另一端与电源相连，按键K8的另一端接地，芯片U9的端口13与电阻R32的一端以及按键K7的一端相连，电阻R32的另一端与电源相连，按键K7的另一端接地，芯片U9的端口14与电阻R31的一端以及按键K6的一端相连，电阻R31的另一端与电源相连，按键K6的另一端接地，芯片U9的端口15与电阻R30的一端以及按键K5的一端相连，电阻R30的另一端与电源相连，按键K5的另一端接地，芯片U9的端口16与电阻R29的一端以及按键K4的一端相连，电阻R29的另一端与电源相连，按键K4的另一端接地，芯片U9的端口17与电阻R28的一端以及按键K3的一端相连，电阻R28的另一端与电源相连，按键K3的另一端接地，芯片U9的端口18与电源相连，本电路用来向控制系统发送控制指令，控制指令包括调零、向前、向后、向前微调、向后微调、暂停和结束，芯片U9的型号为MCP23S08。 

如图9所示，步进电机驱动电路为： 芯片U8的端口1与接口J5的端口4相连，芯片U8的端口2与接口J5的端口2相连，芯片U8的端口3与电阻R19的一端、电阻R20的一端相连，电阻R19的另一端接地，芯片U8的端口4与电阻R20的另一端以及电容C16的一端相连，电容C16的另一端接地，芯片U8的端口5与接口J5的端口1相连，芯片U8的端口6接地，芯片U8的端口7接地，芯片U8的端口11与接口J6的端口2相连，接口J6的端口1接地，芯片U8的端口12与电阻R14的一端、电容C13的一端相连，电阻R14的另一端接地，电容C13的另一端接地，芯片U8的端口13接地，芯片U8的端口14与电阻R15的一端、电容C14的一端相连，电阻R15的另一端接地，电容C14的另一端接地，芯片U8的端口15与芯片U8的端口11相连，芯片U8的端口18接地，芯片U8的端口19接地，芯片U8的端口21与接口J5的端口3相连，芯片U8的端口22与电阻R17的一端、电容C15的一端相连，电容C15的另一端接地，芯片U8的端口23与电阻R17的另一端以及电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端接地，芯片U8的端口24与电容C17的一端、极性电容C18的正极以及电源相连，电容C17的另一端接地，极性电容C18的负极接地，芯片U8的型号为L6219。 

如图10所示，液晶显示电路为：芯片U10的端口1接地，芯片U10的端口2与电源相连，芯片U10的端口3、芯片U10的端口7、芯片U10的端口8、芯片U10的端口9、芯片U10的端口10、芯片U10的端口11、芯片U10的端口12、芯片U10的端口13、芯片U10的端口14、芯片U10的端口16和芯片U10的端口18不与任何器件相连，芯片U10的端口15与电阻R23的一端相连，电阻R23的另一端接地，芯片U10的端口17与电阻R25的一端和电容C26的一端相连，电阻R25的另一端与电源相连，电容C26的另一端接地，芯片U10的端口19与电源相连，芯片U10的端口20接地，芯片U10的型号为YM12864R。 

如图11所示，报警电路为：电阻R24的一端与电源相连，电阻R24的另一端与PNP型三极管Q9的发射极相连，PNP型三极管Q9的集电极与蜂鸣器LS1的正极相连，蜂鸣器LS1的负极接地，PNP型三极管Q9的基极与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端与微控制器相连，PNP型三极管Q9的型号为9012。 

如图12所示，光电定位电路为： 端口J3的端口1与12V电源以及电阻R3的一端相连，端口J3的端口2与光耦U3的端口2以及电阻R3的另一端相连，端口J3的端口3接地，光耦U3的端口1与12V电源相连，光耦U3的端口4与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接电源，光耦U3的型号为TLP521-1。 

在进行太赫兹时域光谱测试时，首先将制作完成的样品按一定的编号顺序依次放入对应的样品池2中，要使得样品紧靠样品内孔13，金属弹片12将样品紧压于样品外孔14内壁，由此可保证样品与样品盘1平行。调节测试平台6的4个调平螺母8，观察水平仪9，使得测试平台处于水平状态，并且要求太赫兹波汇聚光斑恰好处于太赫兹测试孔7的中心附近，以保证样品面与太赫兹波有较高的垂直精度，以减少样品对太赫兹波的反射和折射，提高测量精度。盖好密封箱盖，接通装置电源。完成以上步骤操作后即可准备进行光谱测量。 

将装置的总开关拨到接通状态，此时液晶显示初始化界面，等到语音提示初始化成功，状态指示灯显示开机状态时，装置初始化结束。按下调零按键，语音提示进行初始位置定位，LED状态指示灯显示调零状态，微控制器自动控制步进电机4转动从而带动样品盘1转动，当样品1盘转动到一定角度时，光电装置5产生的光线穿过定位孔3，此时样品盘1的一个样品池2正好与太赫兹测试孔7对齐，调零结束，语音提示初始位置定位结束可以进行第一份样品的测量，LED状态指示灯停止显示调零状态开始显示测试状态，液晶显示器显示可以进行第一份样品的测量。此时测试准备工作结束，可以进行样品的光谱测量。 

进行太赫兹时域光谱系统进行样品的光谱测量，待测量完毕后，按下向前按键，语音提示请保存第一份样品的测试数据。样品盘1在步进电机4的带动下将下一个样品池2转动到正好与太赫兹测试孔7对齐的位置处，在步进电机转动的过程中LED状态指示灯显示转换状态。当电机停止转动时LED状态指示灯停止显示转换状态，语音提示及液晶显示进行第二份样品的测试。重复以上步骤直到所有的样品测试完毕。在所有步骤中液晶显示器、LED状态指示灯，以及语音电路都会实时提示当前装置所处的状态，以及当前正在测试的样品编号，以方便操作人员的操作。所有样品测量完毕后，按下结束按钮，样品台会自动关闭。 

若数据采集过程中，需要再次测量测试过的样品，可以按下向后按键。如果在电机转动过程中需要暂停测试，可以按下暂停按键，此时LED将显示停止状态，直到停止暂停状态。在样品测试开始时，如果对定位孔3的定位结果不是很满意，可以按下控制面板上的向前微调或向后微调进行初始定位，此时步进电机将向前或向后转动一个很小的角度，直到操作人员满意，在之后的测量中，控制系统将对步进电机转动的小角度进行记录，之后将不需要再次手动调节样品架的初始状态。 

本实用新型提出的基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置具有水平状态调整，样品装入时的初始位置调零等一系列功能，可以保证样品的连续测量以及整个测量过程中测量环境的相对不变，提高了太赫兹时域光谱的测量精度，减少了实验误差。语音提示功能、液晶显示功能和LED状态显示功能及时的提示操作人员当前系统的运行状态以及当前测试的样品池编号，减小了人工记忆带来的遗漏、混淆等错误，最大可能的提高了测量的可靠性、提高了太赫兹时域光谱的测量效率。 

Claims (9)

1.一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置，其特征在于包括太赫兹样品测试装置和控制系统，太赫兹样品测试装置包括样品盘(1)、样品池(2)、定位孔(3)、步进电机(4)、光电装置(5)、测试平台(6)、太赫兹测试孔(7)、调平螺母(8)、水平仪(9)、压紧弹簧固定装置(10)、压紧弹簧(11)、金属弹片(12)、样品池内孔(13)和样品池外孔(14)，调平螺母(8)安装在测试平台(6)底部的四角，水平仪(9)安装在测试平台(6)的上表面，光电装置(5)与步进电机(4)固定在测试平台(6)的上表面的凹槽处，太赫兹测试孔(7)贯穿测试平台(6)的前后表面，样品盘(1)固定在步进电机的输出轴上，一个以上的样品池(2)、压紧弹簧固定装置(10)、压紧弹簧(11)、金属弹片(12)均匀的分布在样品盘(1)的四周，压紧弹簧(11)一端通过压紧弹簧固定装置(10)固定在样品盘(1)上，金属弹片(12)连接在压紧弹簧(11)的另一端，定位孔(3)分布在样品盘(1)的外缘，并靠近样品池(2)；控制系统包括微控制器、电源电路、按键电路、语音电路、报警电路、液晶显示电路、LED指示电路、步进电机驱动电路、光电定位电路，微控制器分别与电源电路、按键电路、语音电路、报警电路、液晶显示电路、LED指示电路、步进电机驱动电路、光电定位电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置，其特征在于所述的电源电路为：电源接口J1的端口1与按键开关S1的端口2相连接，电源接口J1端口2与按键开关S1的端口5 相连，按键开关S1的端口6接地，按键开关S1的端口2与二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C1的正极、电容C2的一端以及芯片U6的端口1相连，电容C1的负极接地，电容C2的另一端接地，芯片U6的端口3和芯片U6的端口5接地，芯片U6的端口2与二极管D4的阴极以及电感L1的一端相连，芯片U6的端口4与电感L1的另一端、电容C3的正极、电容C10的一端以及芯片U5的端口1相连，二极管D4的阳极、电容C3的负极和电容C10的另一端接地，芯片U5的端口3与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与发光二极管D3的阳极相连，发光二极管D3的阴极接地，芯片U5的端口2接地，芯片U5的端口5和芯片U5的端口6不与任何器件相连接，芯片U5端口4与N沟道MOS管Q1的栅极相连，N沟道MOS管Q1的源极与电源和芯片U5的端口1相连接，N沟道MOS管Q1的漏极与电源芯片U5的端口1以及二极管D2的阴极相连，二极管D2的阳极与电源相连，二极管D14的阳极与电阻R11的一端相连，二极管D14的阴极接地，电阻R11的另一端、电容C4的一端以及电容C11的一端与电源相连，电容C4的另一端以及电容C11的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置，其特征在于所述的LED指示电路为：芯片U7的端口4以及芯片U7的端口5接地，芯片U7的端口6与电阻R12的一端以及电容C12的一端相连，电阻R12的另一端与电源连接，电容C12的另一端接地，芯片U7的端口9接地，芯片U7的端口10与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与发光二极管D8的阴极相连，二极管D8的阳极与电源相连，芯片U7的端口11与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与发光二极管D9的阴极相连，二极管D9的阳极与电源相连，芯片U7的端口12与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与发光二极管D10的阴极相连，二极管D10的阳极与电源相连，芯片U7的端口13与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与发光二极管D11的阴极相连，二极管D11的阳极与电源相连，芯片U7的端口14与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端与发光二极管D12的阴极相连，二极管D12的阳极与电源相连，芯片U7的端口15与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与发光二极管D13的阴极相连，二极管D13的阳极与电源相连，芯片U7的端口16、芯片U7的端口7不与任何器件连接，芯片U7的端口18与电源连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置，其特征在于所述的按键电路为：芯片U9的端口4以及芯片U9的端口5接地，芯片U9的端口6与电阻R27的一端以及电容C19的一端相连，电阻R27的另一端与电源连接，电容C19的另一端接地，芯片U9的端口9接地，芯片U9的端口10与电阻R35的一端以及按键K10的一端相连，电阻R35的另一端与电源相连，按键K10的另一端接地，芯片U9的端口11与电阻R34的一端以及按键K9的一端相连，电阻R34的另一端与电源相连，按键K9的另一端接地，芯片U9的端口12与电阻R33的一端以及按键K8的一端相连，电阻R33的另一端与电源相连，按键K8的另一端接地，芯片U9的端口13与电阻R32的一端以及按键K7的一端相连，电阻R32的另一端与电源相连，按键K7的另一端接地，芯片U9的端口14与电阻R31的一端以及按键K6的一端相连，电阻R31的另一端与电源相连，按键K6的另一端接地，芯片U9的端口15与电阻R30的一端以及按键K5的一端相连，电阻R30的另一端与电源相连，按键K5的另一端接地，芯片U9的端口16与电阻R29的一端以及按键K4的一端相连，电阻R29的另一端与电源相连，按键K4的另一端接地，芯片U9的端口17与电阻R28的一端以及按键K3的一端相连，电阻R28的另一端与电源相连，按键K3的另一端接地，芯片U9的端口18与电源相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置，其特征在于所述的语音电路为：芯片U4的端口4接地，芯片U4的端口5与话筒LS2的一端相连，芯片U4的端口6与话筒LS2的另一端相连，芯片U4的端口7与电源相连，芯片U4的端口8与扬声器MK1的一端相连，芯片U4的端口9与扬声器MK1的另一端相连，芯片U4的端口10与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与接口J4的一端相连，接口J4的另一端接地，芯片U4的端口20与按键K2的一端相连，按键K2的另一端接地，极性电容C8的正极与电源相连，极性电容C8的负极接地，电容C9的一端与电源相连，电容C9的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的一种太赫兹时域光谱样品自动测试装置，其特征在于所述的报警电路为：电阻R24的一端与电源相连，电阻R24的另一端与PNP型三极管Q9的发射极相连，PNP型三极管Q9的集电极与蜂鸣器LS1的正极相连，蜂鸣器LS1的负极接地，PNP型三极管Q9的基极与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端与微控制器相连。

7.根据权利要求1所述的一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置，其特征在于所述的光电定位电路为： 端口J3的端口1与12V电源以及电阻R3的一端相连，端口J3的端口2与光耦U3的端口2以及电阻R3的另一端相连，端口J3的端口3接地，光耦U3的端口1与12V电源相连，光耦U3的端口4与电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端接电源。

8.根据权利要求1所述的一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置，其特征在于所述的液晶显示电路为：芯片U10的端口1接地，芯片U10的端口2与电源相连，芯片U10的端口3、芯片U10的端口7、芯片U10的端口8、芯片U10的端口9、芯片U10的端口10、芯片U10的端口11、芯片U10的端口12、芯片U10的端口13、芯片U10的端口14、芯片U10的端口16和芯片U10的端口18不与任何器件相连，芯片U10的端口15与电阻R23的一端相连，电阻R23的另一端接地，芯片U10的端口17与电阻R25的一端和电容C26的一端相连，电阻R25的另一端与电源相连，电容C26的另一端接地，芯片U10的端口19与电源相连，芯片U10的端口20接地。

9.根据权利要求1所述的一种基于微控制器的太赫兹时域光谱样品自动测试装置，其特征在于所述的步进电机驱动电路为： 芯片U8的端口1与接口J5的端口4相连，芯片U8的端口2与接口J5的端口2相连，芯片U8的端口3与电阻R19的一端、电阻R20的一端相连，电阻R19的另一端接地，芯片U8的端口4与电阻R20的另一端以及电容C16的一端相连，电容C16的另一端接地，芯片U8的端口5与接口J5的端口1相连，芯片U8的端口6接地，芯片U8的端口7接地，芯片U8的端口11与接口J6的端口2相连，接口J6的端口1接地，芯片U8的端口12与电阻R14的一端、电容C13的一端相连，电阻R14的另一端接地，电容C13的另一端接地，芯片U8的端口13接地，芯片U8的端口14与电阻R15的一端、电容C14的一端相连，电阻R15的另一端接地，电容C14的另一端接地，芯片U8的端口15与芯片U8的端口11相连，芯片U8的端口18接地，芯片U8的端口19接地，芯片U8的端口21与接口J5的端口3相连，芯片U8的端口22与电阻R17的一端、电容C15的一端相连，电容C15的另一端接地，芯片U8的端口23与电阻R17的另一端以及电阻R18的一端相连，电阻R18的另一端接地，芯片U8的端口24与电容C17的一端、极性电容C18的正极以及电源相连，电容C17的另一端接地，极性电容C18的负极接地。

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