[实用新型]一种便携式光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种便携式光谱仪，该光谱仪可以脱离PC机控制而独立使用，适合于从事光谱分析的研究人员使用。 

背景技术

目前，各种仪器设备都向着小型化、智能化的方向发展，数字化集成度很高，而大部分光谱仪产品却都是实时传输数据，即光谱仪通过数据传输接口直接与PC机连接，由PC机来控制光谱仪的使用，借助PC机的强大功能来完成数据存储和处理分析，这样虽然在应用软件上有很大的灵活性，只需要在PC机上更新升级相应软件就可以满足需要，但是却极大的影响了仪器的便携式操作使用。所以开发支持离线操作，并且能在仪器终端进行光谱采集、数据存储和处理的便携式光谱仪有一定的实际意义。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于使光谱仪脱离PC机的控制，用户直接操作该仪器就可以完成光谱信号采集，并进行初步的光谱分析。另外，仪器的应用软件开发可以在PC机上完成，而不用受到仪器软件的约束，使仪器的软件开发变得简单。 

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。该光谱仪包括光学系统、运放电路、模数转换器、能够移入Linux操作系统的微处理器、MMC卡、触摸屏和液晶屏。所述的光学系统包括沿光的传播方向依次设置的狭缝耦合器件、狭缝、光栅和光电探测器。其中：触摸屏和液晶屏均与微处理器相连。光电探测器依次通过运放电路、模数转换器与微处理器相连，运放电路将光电探测器转换的电信号进行放大后，又经过模数转换器转换成电信号传送给微处理器，微处理器对其进行分析处理后将结果存储至MMC卡中，同时还送至液晶屏显示。光电探测器还直接与微处理器相连，微处理器为其提供工作时序。光学系统中的光栅为平场凹面光栅。 

本光谱仪移植了嵌入式Linux操作系统，设计了嵌入式Linux系统下的光谱采集设备驱动、液晶屏驱动、触摸屏驱动、USB驱动、MMC卡驱动等。 

Linux设备驱动程序负责将应用程序的读写等操作正确无误的传递给相关的硬件，并使硬件能够做出正确的反应，设备驱动隐藏了硬件的工作细节，应用程序只需要通过一组标准化的接口就可以实现对硬件的操作。 

有了Linux系统下的光谱采集设备驱动的支持，光谱仪的应用程序就可以像操作普通文件一样来进行光谱的采集，这样使得仪器的应用软件开发完全可以忽略底层的光谱采集的具体实现细节，软件升级更加灵活。其他设备的驱动程序也类似。 

另外，Linux操作系统的根文件系统中还移植了QT-embedded图形库，使得在仪器上开发图形界面应用程序更加方便，只需在PC机上利用QT软件开发相应的图形界面应用程序，然后交叉编译后下载到仪器上即可使用。 

光电探测器和ADC模数转换器由处理器控制，反射光通过光学系统后，由处理器控制光电探测器进行光电转换，将光信号转换为电信号，得到的模拟电压信号经ADC模数转换器转换为数字信号，并传送给处理器，进行处理分析，显示在液晶屏上，此过程用户可以通过触摸屏来对仪器进行操作。 

光谱数据除了可以存放在Flash存储器中，还可以存储在扩展的MMC卡中，解决了光谱仪的光谱数据海量存储的问题。 

用户还可以通过USB将数据导入PC机，借助PC机上的应用软件进一步对光谱数据进行分析处理。 

本实用新型能够完成光谱信号采集、存储、显示和数据处理等功能，在强大的硬件平台和嵌入式Linux操作系统的支持下，使仪器终端可以脱离PC机控制而独立使用，并且开发应用软件不再受到光谱仪自身软件约束，实现了光谱仪的智能化。 

附图说明

图1本实用新型的系统结构图 

图2Linux字符设备驱动结构图 

图3光谱采集设备驱动流程图 

图4(a)处理器与ADC的接口示意图 

图4(b)处理器与线阵CCD的接口示意图 

图4(c)线阵CCD与ADC的接口原理图 

图5(a)LCD控制器与液晶屏接口电路示意图 

图5(b)液晶屏驱动电路结构图 

图6触摸屏电路原理图 

图7(a)USB接口电路图 

图7(b)MMC卡接口电路图 

图8光学系统结构图 

图中：1.光纤/狭缝耦合部件(透镜焦距10mm，口径6mm) 

2.狭缝 

3.线阵CCD 

具体实施方式

下面结合图1～8对本实用新型作进一步说明：