[实用新型]一种同步扫描和采样的快速光谱分析系统

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及光辐射测量领域，具体为一种光谱分析系统。

背景技术

光谱辐射测量是光度学和色度学分析的重要内容。光谱分析系统是光谱辐射测量的核心。机械扫描式光谱分析系统通常主要由光栅单色仪，单通道的光电探测器组成，其基本原理为：被测光经光栅单色仪，一定波长的单色光从单色仪的出射狭缝中射出，照射到单通道光电探测器，探测器将光谱信号转化为电信号，通过旋转光栅来切换单色光的波长，从而得到被测光的在整个波段内的光谱功率分布。目前的光谱分析系统通常采用分时采样技术：光栅在电机的驱动下转动到某一波长的出射单色光所对应的位置后停止，然后光电探测器开始采样，该波长对应的光功率测量完毕后，电机再次驱动光栅转动到下一个测量波长所对应的位置，依此循环，直到按一定波长步长测量好整个波段内的光谱辐射功率。采用分时采样技术时，探测器和光栅分时交替工作，且光栅处于加速-匀速-减速-停止的循环过程中，转动速度较慢，这使得整个光谱测量过程耗时较长，可见光380nm-780nm波段的典型测量时间为几分钟，当扫描步长较小，待测波段较宽时，所需花费的时间则更长，较长的测量时间不但使测量效率下降，而且容易导致光电探测器产生疲劳，减小其寿命，对于一些发光不稳定的光源，测量精度可能下降。

发明内容

为了克服现有光谱分析系统的缺陷，本实用新型旨在提供一种能够大大缩短测量时间同时保持较高测量精度的一种同步扫描和采样的快速光谱分析系统。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种光谱分析系统，其特征在于：包括光栅单色仪、光电探测器和内嵌微机。光栅单色仪中，第一电机推动光栅转动，第一电机的第一电机驱动单元与内嵌微机电连接；光电探测器通过放大器和A/D转换器与内嵌微机电连接。内嵌微机发出连续的扫描脉冲到第一电机驱动单元，光栅在扫描脉冲的控制下发生相应的转动，同时，内嵌微机还发出连续的采样脉冲到控制A/D转换器，控制A/D转换器采样，扫描脉冲和采样脉冲同步传送到电机驱动单元和A/D转换器。

扫描脉冲和采样脉冲都是具有固定间隔的连续脉冲，二者具有固定的时序关系。连续扫描脉冲使光栅以一定速度连续转动，设波长扫描速度为v(nm/s)，固定间隔的连续采样脉冲使A/D采样按一定的频率w(s^-1)进行，v和w满足关系：v＝w·Δλ，Δλ为波长采样间隔。

通过上述设置，光栅的转动和探测器的测量同步进行，即光谱扫描和信号采样同步，并且在测量中光栅处于连续运行状态，因此测量时间能大大缩短，在可见光范围380nm-780nm内的典型测量时间可以缩短为十几秒。

上述的第一电机与光栅之间设置有正弦校正机构，由于在光栅中，波长与光栅角度存在正弦关系，使用正弦校正机构可以使得电机的旋转与波长成比例关系。

上述的第一电机为步进电机。

在上述光栅单色仪内的入射狭缝与光栅的光路之间设置有滤色片色盘，推动滤色片色盘旋转的第二电机的第二电机驱动单元与内嵌微机电连接。使用滤色片色盘是为了减小杂散光，第二电机驱动单元与第一电机动驱动单元的驱动控制信号具有相关性。

上述的内嵌微机与上位机电连接。

本实用新型的有益效果是，在保持测量精度较高的条件下，大大提高测量速度，缩短测量时间。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

图2是本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。