CN205384223U - 智能手持式拉曼光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能手持式拉曼光谱仪，包括：一防水、防尘密封机壳；一套在机壳外面的弹性防护套；一安装于机壳内带有移动操作系统的智能手机；一安装于机壳内的控制电路板；一可拆卸的可充电电池组；一安装于机壳内的半导体窄带激光器；一与机壳集成为一体的拉曼探头及光谱仪模块；一装在机壳上面防摔挂绳轴。通过本实用新型的手持式拉曼光谱仪，可以获得功能更智能，获取测试样品的信息更全面，操作更简便，使用时间更长，质量更可靠的技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种手持式拉曼光谱仪，本手持式拉曼光谱仪应用于物质、材料定性、定量检测以及材料鉴定。
技术背景
拉曼光谱分析广泛应用于非破坏性，无需样品准备或者很少量的样品准备的材料检测及鉴定。随着激光器技术的进步及移动计算能力的提高、集成的光机设计及加工能力的提高，拉曼光谱仪的性能不断提升，体积与重量也明显地减小。以前体积较大的实验室拉曼光谱仪产品逐步向着手持式的方向发展以适应拉曼的应用从实验室走向众多的现场检测领域。
然而市面上现有的手持式拉曼光谱仪存在以下但不仅限于问题：(1)内置的嵌入式CPU运算能力相对较弱；(2)用于存储测试数据及分析处理软件的空间相对较小(3)CPU功耗较大，发热严重，连续工作时间较短；(4)对样品的必要补充信息(比如丰富文本的输入、样品照片及商品编码等)输入受到限制；(5)数据的智能互连性较差；(6)产品故障率(尤其是CPU操作系统方面的质量问题)较高；(7)适应互联网的能力不够。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种更智能，质量更好，成本更低的手持式拉曼光谱仪，以适应多种现场检测的需要。
为解决上述的技术问题，本实用新型智能手持式拉曼光谱仪的技术解决方案如下：
包括：
进一步的，所述机壳由上下两部分接合而成，拼接缝防水、防尘到IP67级别。
进一步的，所述机壳所述机壳上安装有可转动的电池仓门并使用转动拔片将电池仓门锁紧并与机壳达到IP67级防水、防尘要求；电池仓门被锁紧时拉曼光谱仪的USB数据导出口，外置电源插口同时被密封在机壳内；所述电池仓门转轴同时用作防摔挂绳轴。
进一步的，所述机壳内具有所述机壳内具有智能手机的操作系统，智能手机的显示屏，智能手机的触摸屏，内置喇叭，智能手机的相机、位置定位模块，智能手机的WiFi、3G/4G、USB-OTG及蓝牙数据接口。
进一步的，所述可拆卸充电电池组包括正负极触片、电池锁紧销片以及防止电池反装的机械装置，还包括防止电池过充电、过放电的保护电路及温度异常保护电路。
进一步的，所述半导体窄带激光器的输出是自由空间输出或者是光纤输出并且光强是可调节的；半导体窄带激光器是通过弹簧或弹片将激光器固定于机壳内，并与机壳内金属部分组成散热系统。
进一步的，所述拉曼探头及光谱仪模块的机械骨架与机壳集成为一个整体。
进一步的，所述控制电路包括光谱采集模块、激光驱动模块、电源管理模块、测试数据交换模块。
进一步，所述电源管理模块使用可充电电池组或者外接电源给整个控制电路板提供电源能量，使用外接电源给可充电电池组及智能手机内置的电池充电并在无外接电源插入时在软件的控制下使用充电电池组向智能手机内置电池充电。进一步的，所述机壳上面有一个多功能按键用以切换控制板上的USB-OTG作数据、指令通道或者是智能手机内置电池充电通道以及智能手机内的数据导入、导出通道。
本实用新型可以达到的技术效果是：
本实用新型提供了一种功能更智能，获取测试样品的信息更全面，操作更简便，使用时间更长，质量更可靠的手持式拉曼光谱仪。
附图说明
以下结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的说明：
图1是本实用新型智能手持式拉曼光谱仪实施的结构框图的侧视断面的示意。
图2是本实用新型智能手持式拉曼光谱仪实施的结构框图的俯视断面的示意。
附图中，在不同的视图中相同的标号指代相同的或者功能相同的器件，附图及以下描述一起构成本说明书的一部分，用于进一步说明各个实施方法，以解释本实用新型所具有的各种原理及创新点。需要说明的是图中各器件只是为了以简明的方式展示实施原理，各器件的相对位置与尺寸大小并没有按实物比例来绘制。
附图中标记说明：
1为手持式拉曼光谱仪2为弹性防护套
3为带操作系统的智能手机4为智能手机的电源开关
5为手持式拉曼光谱仪机壳上部分6为采样镜筒
7为手持式拉曼光谱仪机壳下部分8为半导体激光器
9为拉曼探头与光谱仪模块10为电池仓门锁片
11为电池仓门12为外接电源接口
13为电池组锁片14为电池组
15为防摔绳挂轴16为控制电路板
17为数据导出接口18为多功能操作按键
19为控制板的电源按键601为采样聚集镜头
900为激光准直镜头901为准直的激光束
902为二向色滤光片903为被测样品
904为激发的拉曼光束及部分激光反射光束
905为长波通滤光片906为拉曼聚集镜头
907为聚焦拉曼光束908为CCD
具体实施方式
如图1所示，本实用新型智能手持拉曼光谱仪1包括一弹性防护套2，该弹性保护套与手持机壳上部分5及机壳下部分7及其内部所有组件一起构成了一个适合于各种现场使用环境的手持式拉曼光谱仪。
机壳内部的带操作系统的智能手机3的操作系统用拉曼光谱软件运行系统平台；智能手机的显示屏用作拉曼光谱软件的显示；触摸屏用作光谱软件的人机交互的操作；智能手机的相机、位置定位模块用作测试样品的照片、一维码、二维码及位置的获取装置并将这些信息用在样品测试的详细报表中；智能手机的WiFi、USB-OTG数据接口、蓝牙用作拉曼光谱仪软件与控制电路板之间的数据、指令的传输通道；智能手机的WiFi、3G/4G通讯模块用作手持式拉曼光谱仪机台间通过服务器进行数据交流的通道以及手持式拉曼光谱仪与服务器直接进行数据交换的通道；智能手机的WiFi及USB-OTG用做手持式拉曼光谱仪与打印机连接的通道。
置于机壳内部的半导体激光器8经过激光准直镜头900将激光转换成准直的激光束901，然后投射在二向色滤光片902上面。经过二向色滤光片902的反射，准直的激光束901投射到安装在采样镜筒6内的采样聚集镜头601上面，激光束被聚焦在被测样品903上面。样品903被激发的拉曼光信号以及部分被反射的激光信号一起组成混合的光束904再次被采样聚集镜头601收集并投射到二向色滤光片902上面，样品的拉曼光信号及少量的激光穿过二向色滤光片902后投射到长波通滤光片905上，少量的激光被阻止向前传播，而样品的拉曼光穿过长波通滤光片905后被拉曼聚集镜头906收集成聚焦拉曼光束907输入到光谱仪模块中。在经过光谱仪分光系统后样品的拉曼光被CCD908转化成电信号；电信号在控制板16上面经过滤波、放大、模数转化后通过智能手机3的数据通道被上传到拉曼光谱分析软件中进行分析处理并给出测试结果。
控制板16上面的激光驱动模块与半导体激光器8一起按软件的控制流程将合适功率的激光按一定的时间输出以激发出适宜的拉曼光谱。
控制板16在外接电源口12插入外接电源时对电池组14进行充电，并在软件的控制下对智能手机3内置的电池进行充电；控制板16还在软件的控制下通过数据导出接口17导出数据。
在无外接电源插入情况下电池组14为整个控制板16及连接在控制板上的CCD908、激光器8提供电源能量。在智能手机3的电池电量低于一定程度且电池组14的电量足够时通过软件控制给智能手机3的内置电池充电。
本实用新型手持式拉曼光谱仪1按IP67的防水、尘等级设计以满足更苛刻的使用环境。为此机壳上部分5及下部分7的结合处，电池仓门11采样镜筒6与机壳的结合处，智能手机3显示屏与机壳上部分5结合处以及按键4、按键18、按键19与机壳下部分7装配结合处均按IP67的等级进行了密封设计处理。其中电池仓门11通过电池仓门锁片10与机壳间进行密封，同时将用于外接电源充电的接口12及数据导出接口17密封在电池仓门内以达到防水、防尘要求。
电池组14在电池仓门11打开时可进行充电及更换新电池组的操作，电池组14在插入机壳内通过拔动池组锁片13可将电池组14可靠地安装在机壳内。当电池组锁片13拔到开的位置时，电池组14将自动弹出。为了防止电池组14安装时电池组正负级装反，电池组14上面还有防电池组反装的装置。
本实用新型智能手持式拉曼光谱仪1工作时拉曼光谱软件系统与控制板16有各自独立的工作电源，这种设计可以满足在不关闭拉曼光谱软件系统时更换控制板的电池以实现长时间、不间断的测试任务。
由于智能手机3的运算处理能力基本接近常规PC运算水平，且有较大的存储空间，更低的节能设计加上控制板16的电池组14可直接不关机进行更换，可以保证本实用新型手持式拉曼光谱仪1连续工作大于10小时。直接在智能手持式拉曼光谱仪上面成测试报表并通过WiFi，USB-OTG来调用打印机实现报表的直接打印。大大提高了测试效率并有效降低了手持拉曼光谱仪的成本。
本实用实用新型手持式拉曼光谱仪1为了携带方便及在使用过程中防止意外跌落，在机壳上面还设计了防摔挂轴15。用户在使用过程时可以使用腕带以防止意外跌落而保护设备。
Claims (10)
1.一种智能手持式拉曼光谱仪，其特征在于，包括：
一密封防水、防尘机壳；
一套在机壳外面的弹性防护套；
一安装于机壳内带有移动操作系统的智能手机；
一安装于机壳内的控制电路板；
一可拆卸的可充电电池组；
一安装于机壳内的半导体窄带激光器；
一与机壳集成为一体的拉曼探头及光谱仪模块；
一安装于机壳上面的防摔绳挂轴。
2.根据权利要求1所述的智能手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述机壳上由上下两部分接合而成，拼接缝防水、防尘到IP67级别。
3.根据权利要求1所述的智能手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述机壳上安装有可转动的电池仓门并使用转动拔片将电池仓门锁紧与机壳达到IP67级防水、防尘要求；电池仓门被锁紧时拉曼光谱仪的USB数据导出口，外置电源插口同时被密封在机壳内；所述电池仓门的转轴同时用作防摔挂绳轴。
4.根据权利要求1所述的智能手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述机壳内具有智能手机的操作系统，智能手机的显示屏，触摸屏，内置喇叭，智能手机的相机、位置定位模块，智能手机的WiFi、3G/4G、USB-OTG及蓝牙数据接口。
5.根据权利要求1所述的智能手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述可拆卸充电电池组包括正负极触片、电池锁紧销片以及防止电池反装的机械装置，还包括防止电池过充电、过放电的保护电路及温度异常保护电路。
6.根据权利要求1所述的拉曼光谱仪，其特征在于：所述半导体窄带激光器的输出是自由空间输出或者是光纤输出并且光强是可调节的；半导体窄带激光器是通过弹簧或弹片将激光器固定于机壳内，并与机壳内金属部分组成散热系统。
7.根据权利要求1所述的智能手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述拉曼探头及光谱仪模块的机械骨架与机壳集成为一个整体。
8.根据权利要求1所述的智能手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述控制电路板包括光谱采集模块、激光驱动模块、电源管理模块、测试数据交换模块。
9.根据权利要求8所述的智能手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述电源管理模块可使用可充电电池组或者外接电源给整个控制电路板提供电源能量，使用外接电源给可充电电池组及智能手机内置的电池充电并在无外接电源插入时在软件的控制下使用充电电池组向智能手机内置电池充电。
10.根据权利要求1所述的智能手持式拉曼光谱仪，其特征在于：所述机壳上面有一个多功能按键用以切换控制板上的USB-OTG作数据、指令通道或者是智能手机内置电池充电通道以及智能手机内的数据导入、导出通道。
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| CN108732154A (zh) * | 2017-04-25 | 2018-11-02 | 上海星必光电科技有限公司 | 手持式拉曼光谱仪 |
| CN110118766A (zh) * | 2018-02-07 | 2019-08-13 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 手持式通用物质分析系统 |
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Addressee: Dong Yueqing Document name: Notification to Go Through Formalities of Registration |
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