CN215263135U - 一种便携通信式拉曼光谱分析系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种便携通信式拉曼光谱分析系统，包括通过4G无线通信连接的便携拉曼光谱仪(1)和数据分析服务器(2)，所述便携拉曼光谱仪(1)包括分光光路单元(101)、CCD图像传感器(102)、激光器(105)、4G无线通信模块(106)、微控制器(103)和显示屏(104)，所述微控制器(103)分别连接激光器(105)、4G无线通信模块(106)和显示屏(104)，所述分光光路单元(101)、CCD图像传感器(102)和微控制器(103)依次连接，所述4G无线通信模块(106)与数据分析服务器(2)通信连接。与现有技术相比，本实用新型具有低成本、平台化、智能化等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及拉曼光谱分析技术领域，尤其是涉及一种便携通信式拉曼光谱分析系统。
背景技术
由于拉曼光谱的指纹信息、谱峰数目、位移及强度与特定的分子结构相对应，所以拉曼光谱主要用于测定物质的分子结构，且具有测试样品非接触性、非破坏性、时间短、样品所需量小及样品无需制备等优点，拉曼光谱分析技术在生物医学、材料科学、司法鉴定、环境监测等诸多领域有着广泛应用。
传统的拉曼光谱仪体积庞大、结构复杂且造价昂贵，还需要专业的人员才能进行操作和分析。随着激光器、光电探测器和集成电路等相关部件和技术的发展，拉曼光谱仪目前已经在想小型化低成本方向发展。但现阶段常用的便携拉曼光谱仪大多都需要连接电脑进行检测，在电脑上对拉曼光谱仪采集到的拉曼光谱进行分析得出结果，并且电脑上的拉曼光谱数据库都是本地化存储，无法实时更新，使用起来有较多不便。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低成本、平台化的便携通信式拉曼光谱分析系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种便携通信式拉曼光谱分析系统，包括通过4G无线通信连接的便携拉曼光谱仪和数据分析服务器，所述便携拉曼光谱仪包括分光光路单元、CCD图像传感器、激光器、4G无线通信模块、微控制器和显示屏，所述微控制器分别连接激光器、4G无线通信模块和显示屏，所述分光光路单元、CCD图像传感器和微控制器依次连接，所述4G无线通信模块与数据分析服务器通信连接。
进一步地，所述分光光路单元包括依次设置的滤光片、分光棱镜和会聚透镜。
进一步地，所述微控制器采用STM32F407VET6芯片。
进一步地，所述4G无线通信模块采用EC200S模块。
进一步地，所述4G无线通信模块与数据分析服务器之间采用TCP/IP协议进行通信。
进一步地，所述显示屏为LCD触摸显示屏。
进一步地，所述分光光路单元、CCD图像传感器、激光器、4G无线通信模块和微控制器集成于一防水箱体内。
进一步地，所述防水箱体内侧面设置有用于散热的风扇。
进一步地，所述数据分析服务器为存储有基于大数据构建的标准拉曼光谱数据库的服务器。
进一步地，所述微控制器还连接有设置有激光器指示灯。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型包括通过无线通信连接的便携拉曼光谱仪和数据分析服务器，拉曼光谱数据分析在数据分析服务器上运行，节省本地资源消耗，提升光谱分析速度。
2、本实用新型中便携拉曼光谱仪与数据分析服务器采用4G无线通信模块通信，速度快、效率高。
3、本实用新型中便携拉曼光谱仪包括分光光路单元、CCD图像传感器、激光器、4G无线通信模块、微控制器和显示屏，结构简单，成本低廉，不需要高端处理器、不需要连接电脑运行，体积小，方便携带。
4、本实用新型中便携拉曼光谱仪带有显示屏，可以实时显示被测物质的属性，包括物质类型、相似度等参数，直观性佳。
5、本实用新型数据分析服务器中存储有标准拉曼光谱数据库，标准拉曼光谱数据库可由大数据机器学习算法生成，相比传统方法不需要对同一物质进行大量采集分析工作，节省人力物力，各物质光谱识别准确度高，并且标准拉曼光谱数据库可实时更新。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种便携通信式拉曼光谱分析系统，包括通过4G通信连接的便携拉曼光谱仪1和数据分析服务器2。该系统通过4G通信方式实现数据传输，可以使拉曼光谱仪脱离电脑控制，做得更加小巧便携。
便携拉曼光谱仪1包括分光光路单元101、CCD图像传感器102、激光器105、4G无线通信模块106、微控制器103和显示屏104，微控制器103分别连接激光器105、4G无线通信模块106和显示屏104，分光光路单元101、CCD图像传感器102和微控制器103依次连接，4G无线通信模块106与数据分析服务器2无线连接。本实施例中，分光光路单元101包括依次设置的滤光片、分光棱镜和会聚透镜。微控制器103采用STM32F407VET6芯片，控制精度高，功能全面，使用方便。4G无线通信模块106采用EC200S模块，方便实现4G全网通。显示屏104为LCD触摸显示屏。4G无线通信模块106与数据分析服务器2之间采用TCP/IP协议进行通信。
微控制器103控制激光器105发射激光，并控制CCD图像传感器102接收来自分光光路单元101的拉曼光谱数据，然后将拉曼光谱数据通过4G无线通信模块106发送到数据分析服务器2，待数据分析服务器2处理后接收返回的分析结果，将其显示到显示屏104上，显示屏104可以实时显示被测物质的属性，包括物质类型、相似度等参数。
数据分析服务器2为存储有基于大数据构建的标准拉曼光谱数据库的服务器。本实施例中，数据分析服务器2可以包括拉曼光谱数据库建立模块、数据库模块、拉曼光谱数据分析模块和拉曼光谱数据交换模块，拉曼光谱数据库建立模块采用机器学习算法对已知标准物质的拉曼光谱大数据进行训练，建立标准拉曼光谱数据库；数据库模块用于存储标准拉曼光谱数据库；拉曼光谱数据分析模块用于结合标准拉曼光谱数据库对接收到的未知拉曼光谱数据进行处理和分析，生成分析结果；拉曼光谱数据交换模块与便携拉曼光谱仪1通过4G通信方式进行数据交换。便携拉曼光谱仪1用于获取并发送待测对象的拉曼光谱数据，数据分析服务器2用于基于大数据技术对拉曼光谱数据进行分析，并将分析结果反馈给便携拉曼光谱仪1。
该系统中，通过对拉曼光谱数据进行多维度的深度解析，采用上述步骤构建获得标准拉曼光谱数据库，实现拉曼光谱数据分析的平台化，提高拉曼数据库使用的灵活性，降低设备端数据分析复杂度，节省设备制造成本。
该系统使用时，拉曼光谱数据分析模块通过机器学习算法对未知样本拉曼光谱数据进行分析，获得分析结果，包括未知样本的物质种类及相似度等。
本实施例中，机器学习算法可以采用支持向量机(SVM)算法等智能算法，能够可靠地根据大数据生成标准数据库或获得分析结果，不需要对同一物质进行大量采集分析工作，节省人力物力。
在一优选的实施方式中，分光光路单元101、CCD图像传感器102、激光器105、4G无线通信模块106和微控制器103集成于一防水箱体内。本实施例中，防水箱体内侧面设置有用于散热的风扇。防水箱体可以包括相互扣合的上盖和箱底，且上盖和箱底间设置有密封圈。
在另一优选的实施方式中，微控制器103还连接有设置有激光器指示灯，以显示激光器是否正常工作，提高可靠性。该激光器指示灯安装于防水箱体外侧。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，包括通过4G无线通信连接的便携拉曼光谱仪(1)和数据分析服务器(2)，所述便携拉曼光谱仪(1)包括分光光路单元(101)、CCD图像传感器(102)、激光器(105)、4G无线通信模块(106)、微控制器(103)和显示屏(104)，所述微控制器(103)分别连接激光器(105)、4G无线通信模块(106)和显示屏(104)，所述分光光路单元(101)、CCD图像传感器(102)和微控制器(103)依次连接，所述4G无线通信模块(106)与数据分析服务器(2)通信连接。
2.根据权利要求1所述的便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，所述分光光路单元(101)包括依次设置的滤光片、分光棱镜和会聚透镜。
3.根据权利要求1所述的便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，所述微控制器(103)采用STM32F407VET6芯片。
4.根据权利要求1所述的便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，所述4G无线通信模块(106)采用EC200S模块。
5.根据权利要求1所述的便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，所述4G无线通信模块(106)与数据分析服务器(2)之间采用TCP/IP协议进行通信。
6.根据权利要求1所述的便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，所述显示屏(104)为LCD触摸显示屏。
7.根据权利要求1所述的便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，所述分光光路单元(101)、CCD图像传感器(102)、激光器(105)、4G无线通信模块(106)和微控制器(103)集成于一防水箱体内。
8.根据权利要求7所述的便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，所述防水箱体内侧面设置有用于散热的风扇。
9.根据权利要求1所述的便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，所述数据分析服务器(2)为存储有基于大数据构建的标准拉曼光谱数据库的服务器。
10.根据权利要求1所述的便携通信式拉曼光谱分析系统，其特征在于，所述微控制器(103)还连接有设置有激光器指示灯。
Priority Applications (1)
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| CN202121407385.5U CN215263135U (zh) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | 一种便携通信式拉曼光谱分析系统 |
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2021
- 2021-06-23 CN CN202121407385.5U patent/CN215263135U/zh active Active
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