[实用新型]一种基于荧光聚合物传感技术的微弱信号采集装置

说明书

本实用新型公开了一种基于荧光聚合物传感技术的微弱信号采集装置，包括：加热系统、高敏元件、LED、光电二极管、信号检测模块、气泵和MCU控制系统，所述MCU控制系统包括微控制单元，所述微控制单元用于控制所述加热系统、LED、信号检测模块和气泵，所述加热系统用于加热待测药品产生蒸汽，所述高敏元件通过管道与所述气泵连通，所述气泵用于提供吸力使所述蒸汽进入所述高敏元件内部，所述LED用于照射所述高敏元件，所述光电二极管用于检测所述高敏元件的光信号，所述信号检测模块用于将所述光信号转换为数字信号传输至所述MCU控制系统。本实用新型可以精确有效的识别微痕量爆炸分子荧光淬灭时微弱信号的有效变化，提高抗干扰性、降低噪声、提高信噪比。

技术领域

本实用新型属于信号采集领域，尤其涉及一种基于荧光聚合物传感技术的微弱信号采集装置。

背景技术

荧光淬灭技术属于爆炸品探测的前沿技术，利用荧光物质分子与爆炸分子碰撞而损失能量的特点，研制出了基于荧光淬灭技术的测量装置，具有灵敏度高、响应速度快、探测精度高等特点。传统的光电二极管驱动一般采用线性电流-电压转换器作为PIN光电二极管放大器，但无法识别微痕量爆炸分子荧光淬灭时微弱信号的有效变化。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种基于荧光聚合物传感技术的微弱信号采集装置，可以有效测量微痕量爆炸分子荧光淬灭微弱信号。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于荧光聚合物传感技术的微弱信号采集装置，包括：加热系统、高敏元件、LED、光电二极管、信号检测模块、气泵和MCU控制系统，所述MCU控制系统包括微控制单元，所述微控制单元用于控制所述加热系统、LED、信号检测模块和气泵，所述加热系统用于加热待测药品产生蒸汽，所述高敏元件通过管道与所述气泵连通，所述气泵用于提供吸力使所述蒸汽进入所述高敏元件内部，所述LED用于照射所述高敏元件，所述光电二极管用于检测所述高敏元件的光信号，所述信号检测模块用于将所述光信号转换为数字信号传输至所述MCU控制系统。

优选地，所述信号检测模块一体设计，外部包裹金属层，内部电路包括所述光电二极管D1和D2、PN结Q1和Q2、第一对数放大器、第二对数放大器、差分放大器、比例放大器、电阻R1-R6，所述光电二极管D1的两端分别连接在所述第一对数放大器的正输入端和负输入端，所述光电二极管D2的两端分别连接在所述第二对数放大器的正输入端和负输入端，所述第一对数放大器和第二对数放大器的负输入端接地，所述第一对数放大器的正输入端和输出端并联所述PN结Q1，所述第二对数放大器的正输入端和输出端并联所述PN结Q2，所述第一对数放大器的输出端通过所述电阻R1连接所述差分放大器的正输入端，所述第二对数放大器的输出端通过所述电阻R2连接所述差分放大器的负输入端，所述电阻R3连接所述电阻R1和所述差分放大器的输出端，所述电阻R4连接所述电阻R2和接地，所述差分放大器的输出端连接所述比例放大器的正输入端，所述电阻R5连接所述电阻R4和所述比例放大器的负输入端，所述电阻R6并联在所述比例放大器的负输入端和输出端两端。

本优化方案所带来的优化效果是信号检测模块采用独立设计，全金属包裹，可有效提高装置的抗干扰性；采用两路指数放大器，测量的是输入信号的变化量，可有效地降低输入噪声及提高信噪比。

优选地，所述MCU控制系统包括LED恒流源，所述微控制单元控制所述LED恒流源通过DAC调节输出电流进而调节所述LED亮度。

更优选地，所述LED恒流源输出1-20mA恒定电流。

优选地，所述MCU控制系统包括气泵驱动模块，所述微控制单元控制所述气泵驱动模块通过脉宽调制控制所述气泵工作状态。

优选地，所述MCU控制系统包括UART驱动模块，所述微控制单元控制所述UART驱动模块通过UART接口信号传输。