CN210037588U - 一种吸收光谱测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种吸收光谱测试系统，其包括，转轮式光源(1)、第一透镜(2)、第一光阑(3)、样品架(4)、第二光阑(5)、第二透镜(6)、光强度传感器(7)、单片机模块以及显示模块；该系统采用转轮式光源结构，可以实现探测物体对不同波长光的吸收，且在其探测光路上透镜的设置，使光源呈平行光出射，透过物体后经凸透镜汇聚到光强度传感器上，减少待测物体折射对测量的影响；另外该系统采用单片机最小系统，可以实现实时数字化显示数值；整体来看该测试系统结合了日常生活例如农业探测领域的特点，采用常规的光学部件，其探测光路简单紧凑，构成的吸收光谱测试系统结构简单，造价便宜，且携带方便。
Description
技术领域
本发明涉及光透过率测量技术领域，具体涉及一种吸收光谱测试系统。
背景技术
光度计就是利用吸收光度法对物质进行定量定性分析的仪器。而吸收光度法则是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，进而对该物质进行定性和定量分析。OD值是optical density(光密度)的缩写，表示被检测物吸收掉的光密度，是检测方法里出现的专有名词，定义为材料遮光能力的表征。由于现代分子生物学的发展，对于各种物质的元素构成及溶液的浓度的定量与定性分析变得尤为重要，光度计已经成为现代分子生物实验室常规仪器，常用于核酸、蛋白定量以及细菌生长浓度的定量。
然而目前市面上所存在的光度计有光谱仪、功率计以及光电二极管等仪器或材料设计而成的电路，以此来测定被测物质在单色波长光的OD值，从而进行定性和定量分析。但是市面上这些光度计存在的问题：一是不能够直接显示测量的OD值；二是仪器体积大、重量大，不便于移动和携带；三是现存吸收光度计价格较高。以上问题的存在是限制光度计广泛应用的重要原因。因此，在满足一定精度的条件下，如何利用低造价材料制作直接显示OD值的便携式光度计，是当前急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的首要目的是提供一种吸收光谱测试系统，基于上述目的，本实用新型至少提供如下技术方案：
一种吸收光谱测试系统，其包括，转轮式光源、第一透镜、第一光阑、样品架、第二光阑、第二透镜、光强度传感器、单片机模块以及显示模块；其中，所述转轮式光源位于所述第一透镜的焦点位置，所述转轮式光源发出的光传输经过所述第一透镜之后为平行光束，所述平行光束传输经过所述第一光阑之后出射光斑，所述光斑依次传输经过样品以及第二光阑之后，经所述第二透镜聚焦至光强度传感器，所述光强度传感器将检测的光强发送至所述单片机模块，所述单片机模块计算OD值，并将所述OD值发送至所述显示模块。
进一步的，所述转轮式光源为三原色点光源，所述三原色点光源出射红光、绿光以及蓝光。
进一步的，所述第二透镜以及所述光强度传感器设置于暗室中。
进一步的，所述第二光阑设置于所述暗室的光入射口。
进一步的，所述单片机系统采用单片机最小系统。
进一步的，所述光强度传感器采用BH-1750FVI光强度传感器。
进一步的，所述显示模块包含液晶显示屏，所述液晶显示屏上显示所述OD 值。
相对于现有技术，本实用新型至少具有如下有益效果：
(1)本实用新型结合日常生活例如农业探测领域的特点，采用常规的光学部件，其探测光路简单紧凑，构成的吸收光谱测试系统结构简单，造价便宜，且携带方便。
(2)本实用新型的吸收光谱探测系统采用转轮式光源结构，可以实现探测物体对不同波长光的吸收。且在其探测光路上透镜的设置，使光源呈平行光出射，透过物体后经凸透镜汇聚到光强度传感器上，减少待测物体折射对测量的影响。
(3)本实用新型采用单片机最小系统，可以实现实时数字化显示数值。采用的BH-1750FVI光强度传感器为探测器，可以对大范围光强(0lx-65535lx)变化进行探测。
附图说明
图1是本实用新型吸收光谱测试系统的光路结构示意图。
图2是本实用新型选用的BH1750光强度检测模块原理图。
图3是本实用新型选用的单片机最小系统电路图。
图4是本实用新型选用的LCD12864图。
附图标记说明：
1、转轮式光源；2、第一透镜；3、第一光阑；4、样品架；5、第二光阑； 6、第二透镜；7、光强度传感器；8、暗室。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
本实用新型的吸收光谱测试系统如图1所示，该系统包括转轮式光源1、第一透镜2、第一光阑3、样品架4、第二光阑5、第二透镜6、光强度传感器7、单片机模块以及显示模块。需要测试的样品放置于样品架4上。该转轮式光源选用三原色点光源，该三原色点光源可以出射红光、绿光或蓝光，可以实现探测物体对不同波长光吸收的情况，该转轮式光源设置于第一透镜2的焦点位置，在该转轮旋转至某一特定位置时，出射某一颜色的发散光，出射的发散光传输经过第一透镜2转变为平行光束，该平行光束经过第一光阑3出射为均匀光斑，该均匀光斑传输经过样品架4上的样品，传输进入暗室8，暗室8的光入口处设置有第二光阑5，第二透镜6以及光强度传感器7设置于暗室8中，以减少环境光对探测的影响，传输经过第二光阑5的光经第二透镜6的聚焦后传输至光强度传感器7的表面。上述探测光路中凸透镜的放置，能够使光源出射的光呈平行光束，且透过待测样品之后再经凸透镜汇聚到光强度传感器上，减少了待测物体折射对测量的影响。光强度传感器7采用BH-1750FVI光强度传感器，该光强度传感器为探测器，可以对大范围光强(0lx-65535lx)变化进行探测。光强度传感器7与单片机模块相连，单片机模块与显示模块相连，光强度传感器7将探测到的光强度传送给单片机模块中的RAM，最后经由单片机模块计算具体的 OD值，并将计算获得的OD值传送给显示模块，在该实施例中，单片机模块选用单片机最小系统电路如图3所示，可以实现实时数字化显示数值。该单片机最小系统电路采用stc89c52rc单片机芯片，显示模块选用LCD 12864液晶显示屏如图4所示，该液晶显示屏实时显示OD值，LCD12864的引脚及其功能说明如下表1所示。OD值经由以下公式计算：
OD＝-ln(T) 式(2)；
其中，I0为入射光强，即无样品时的光强；I1为透射光强，即有样品时的光强；I1与I0比值称为透光度T。
表1
图2为BH1750光强度模块的检测电路图，其中PD为接近人眼反应的光敏二极管，AMP为集成运算放大器，将PD电流转换为PD电压。ADC为模数转换获取16位数字数据。Logic+IC Interface(逻辑+IC界面)为光强度计算和 I2C总线接口，包括下列寄存器：数据寄存器→光强度数据寄存，初始值是：“0000_0000_0000_0000”，测量时间寄存器→时间测量数据寄存，初始值是：“0100_0101”。OSC为内部振荡器(时钟频率典型值：320kHz)。该时钟为内部逻辑时钟。SCL为I2C时钟引脚。SDA为I2C数据引脚。
图3为单片机最小系统电路图，其中，P1.0接BH1750的SCL引脚，控制 I2C数据传输信号，P1.1接BH1750的SDA引脚，控制I2C时钟信号，P0.3接 LCD12864的RST引脚，控制屏幕复位，P0.4接LCD12864的PSB引脚，选择并行传输，P0.5接LCD12864的E引脚，控制LCD12864时钟信号，P0.6接 LCD12864的R/W引脚，控制LCD12864并行读写选择，P0.7接LCD12864的RS引脚，控制LCD12864并行的指令/数据选择，P2.0接LCD12864的DB0引脚，传输LCD12864数据0，P2.1接LCD12864的DB1引脚，传输LCD12864 数据1，P2.2接LCD12864的DB2引脚，传输LCD12864数据2，P2.3接LCD12864 的DB3引脚，传输LCD12864数据3，P2.4接LCD12864的DB4引脚，传输 LCD12864数据4，P2.5接LCD12864的DB5引脚，传输LCD12864数据5，P2.6 接LCD12864的DB6引脚，传输LCD12864数据6，P2.7接LCD12864的DB7 引脚，传输LCD12864数据7。
由此可见，本实用新型结合日常生活例如农业探测领域的特点，采用常规的光学部件，探测光路简单紧凑，构成的吸收光谱测试系统结构简单，造价便宜，且携带方便，且该吸收光谱探测系统采用转轮式光源结构，可以实现探测物体对不同波长光的吸收。另外本实用新型采用单片机最小系统，可以实现实时数字化显示数值。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种吸收光谱测试系统，其特征在于，其包括，转轮式光源(1)、第一透镜(2)、第一光阑(3)、样品架(4)、第二光阑(5)、第二透镜(6)、光强度传感器(7)、单片机模块以及显示模块；其中，所述转轮式光源(1)位于所述第一透镜(2)的焦点位置，所述转轮式光源(1)发出的光传输经过所述第一透镜(2)之后为平行光束，所述平行光束传输经过所述第一光阑(3)之后出射光斑，所述光斑依次传输经过样品以及第二光阑(5)之后，经所述第二透镜(6)聚焦至光强度传感器(7)，所述光强度传感器(7)将检测的光强发送至所述单片机模块，所述单片机模块计算OD值，并将所述OD值发送至所述显示模块。
2.根据权利要求1的所述吸收光谱测试系统，其特征在于，所述转轮式光源(1)为三原色点光源，所述三原色点光源出射红光、绿光以及蓝光。
3.根据权利要求1或2的所述吸收光谱测试系统，其特征在于，所述第二透镜(6)以及所述光强度传感器(7)设置于暗室中。
4.根据权利要求3的所述吸收光谱测试系统，其特征在于，所述第二光阑(5)设置于所述暗室的光入射口。
5.根据权利要求1-2、4之一的所述吸收光谱测试系统，其特征在于，所述单片机系统采用单片机最小系统。
6.根据权利要求5的所述吸收光谱测试系统，其特征在于，所述光强度传感器(7)采用BH-1750FVI光强度传感器。
7.根据权利要求5的所述吸收光谱测试系统，其特征在于，所述显示模块包含液晶显示屏，所述液晶显示屏上显示所述OD值。
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| CN201920698540.XU CN210037588U (zh) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | 一种吸收光谱测试系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112764233A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 重庆中元汇吉生物技术有限公司 | 样本分析仪用光度计的光路系统 |
| CN113237904A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-08-10 | 上海科技大学 | 一种提高相干x射线衍射图样信噪比的方法 |
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2019
- 2019-05-16 CN CN201920698540.XU patent/CN210037588U/zh active Active
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