[发明专利]一种多功能激光水分测量装置

说明书

本发明涉及一种多功能激光水分测量装置，包括测量仪主机、光采集球和红外激光光源，测量仪主机上设置有液晶屏、4*4键盘、红外激光光源控制端口、信号输入端口和USB通信端口；测量仪主机内具有微处理器芯片，信号采集与放大、信号调理、A/D转换、开关控制、驱动和显示电路。本测量仪采用多种红外激光光源和高性能微处理器芯片，是一种结构简单、低成本的测量仪，能实现对多种物质的水分检测的功能，适合于食品质量、信息光学、生物学等课程的测量与教学实验。

技术领域

本发明涉及一种多功能激光水分测量装置，属于电子检测技术应用和实验应用的领域。

背景技术

在食品、烟草、纺织、纸张等材料生产部门，水分是许多产品直接和间接的基本检验指标之一，各种物质水分的含量是这些物质在生产、运输、储存、交易和处理期间所需要了解的重要参数，常见水分测定的方法主要有：干燥法、电导法、电容法、微波法、近红外光线法等。

随着科学技术的飞速发展，红外光分析技术和近红外测量仪器的应用越来越普遍和广泛，它具有测量物质用量少、不破坏测量物质、无需对测量物质进行化学处理，并可快速进行测量分析等优点。但是这些红外光仪器大都是采用连续光谱的光源，通过各种分光装置将连续光谱分光后与待测物质发生相互作用，或是将与待测物质相互作用后的复合光再分光，存在着光路复杂、仪器的调试过程繁琐、价格昂贵等特点，难以大量推广和应用。

同时由于现有红外分析仪器价格贵，这样很多学生并没有亲自动手的机会，难以很好的理解红外光应用所采用的基本方法和技术。

半导体激光器是近年来发展快速的应用技术，它的优点是单色性好、体积小、耗电少、运转可靠和转换效率高。本发明采用红外半导体激光器作为发光光源，并通过光采集球，测量多种测量物质的对不同红外激光的反射值，从而得出多种物质的水分含量。测量仪器成本低、结构合理，满足教学和测量的要求。

发明内容

针对现有的测量和实验仪器的不足，本发明设计的一种多功能激光水分测量装置，是一种结构简单、低成本的红外光检测测量仪器，能完成对多种物质的水分的检测。它首先将红外激光光源产生的近红外波段的光照射到光采集球内测量盒中的测量物质上，并产生漫反射光，漫反射光经过光采集球收集后由光电传感的红外探测器接收，红外探测器接收到携带物质信息的光信号，产生微弱的电流信号，并将信号传输到测量仪主机后，经过放大电路将信号放大，并经信号调理，输入到A/D模块转换成数字电压信号并传输给微处理器进行计算处理，最后由液晶屏显示输出测量的光强和测量物质的水分结果。

本发明包括测量仪主机、光采集球和红外激光光源，测量仪主机上设置有液晶屏、4*4键盘、红外激光光源控制端口、信号输入端口和USB通信端口；测量仪主机内具有微处理器芯片，信号采集与放大、信号调理、A/D转换、开关控制、驱动和显示电路，用于完成信号的采集、计算处理和显示，其信号采集电路、放大电路、信号调理电路、A/D转换电路、微处理器、显示电路依次相连，其微处理器、开关控制电路、驱动电路、红外激光光源依次相连。

其光采集球包括球壳、底座、红外激光光源、红外探测器和测量盒，其测量盒置于光采集球球壳的正下方，测量盒上有螺纹，与球壳的上的螺纹相匹配，方便于更换测量物质，红外激光光源共有三个，有三种不同波长，置于球壳右上方与竖直方向偏离8o角的地方，红外探测器水平置于光采集球的球壳中线左方，其下方设置有一片阻光档板，以阻止红外反射光直接进入红外探测器。

本发明采用的微处理器是TI公司生产的MSP430F479。它是一款超低功耗的微处理器，它基于真正的正交16位RISCCPU内核，具有16个可单周期全寻址的16位寄存器，3个不同的时钟信号，6种工作模式，耗电电流很小，并可置于省电模式，以中断的方式唤醒，尽可能地降低功耗。MSP430F479具有强大的运算性能、片内包括有精密硬件乘法器、具有60KB的FLASH、2KB的RAM、16位的A/D转换器、高精度比较器等常用资源。通过片内的JTAG调试接口即可完成系统编码的调试，开发环境方便高效。