[实用新型]小型物联网激光诱导击穿光谱医学传感系统

摘要

本专利公开了一种小型物联网激光诱导击穿光谱医学传感系统。它的光机电结构中所有供电、控制、制冷、mems光栅光谱仪、缓存、物联网身份识别、物联网数据传输功能的电子线路全部集中在微型电路系统；所有的光学元件全部集中在小型脉冲光纤激光器系统；该结构提高了系统的微型化程度，满足了物联网传感器的小型化要求。医学应用时由微控制器(MCU)控制紫蜂(ZigBee)收发器模块发送系统佩带者头发等生物组织被小型脉冲光纤激光器系统激光的libs信号至物联网服务器专家系统进行分析诊断及存储，并可通过紫蜂(ZigBee)收发器模块接收专家系统的诊断结果。

主权项

一种小型物联网激光诱导击穿光谱医学传感系统，它包括微型电路系统(3)及小型脉冲光纤激光器系统(18)两个部分，其特征在于：所述的微型电路系统(3)由紫蜂ZigBee收发器模块(1)、射频识别RFID模块(2)、微控制器MCU(4)、脉冲发生器(5)、泵浦激光器驱动电路及半导体制冷器(6)、种子激光器驱动电路(7)、1064nm脉冲半导体种子激光器(8)、泵浦波长915nm的半导体泵浦激光器(9)、微机电mems光栅光谱仪(23)、CCD驱动控制电路(27)、数字延迟脉冲发生器DG535(28)和CCD输出缓存器(29)组成，其中微机电mems光栅光谱仪(23)中内含有光纤固定端口(24)、线阵CCD(25)和微型自聚集凹面闪耀光栅(26)三部分；所述的小型脉冲光纤激光器系统(18)由信号光纤(10)、泵浦保护滤波器(11)、泵浦光纤(12)、光隔离器(13)、泵浦/信号合束器(14)、掺镱石英光纤放大器(15)和输出光隔离器(16)组成；系统首先由微控制器MCU(4)控制紫蜂ZigBee收发器模块(1)按照IEEE802.15.4协议无线连接物联网，然后射频识别RFID模块(2)远程完成系统佩带者身份认证；微控制器MCU(4)发出启动信号至脉冲发生器，使1064nm脉冲半导体种子激光器(8)发射单模脉冲种子激光，经信号光纤及光隔离器至泵浦/信号合束器(14)；泵浦波长915nm的半导体泵浦激光器(9)发出915nm泵浦激光经泵浦光纤及泵浦保护滤波器也到达泵浦/信号合束器(14)，种子激光与泵浦激光经泵浦/信号合束器(14)进入掺镱石英光纤放大器，经掺镱光纤放大后至输出光隔离器输出强功率1064nm脉冲红外激光；系统佩带者的头发指甲等组织放置在支架上，被小型脉冲光纤激光器系统产生的强功率 1064nm脉冲红外激光击中后，基于激光诱导击穿光谱效应产生的等离子体，经光纤耦合器被一端固定的光纤收集进入微机电mems光栅光谱仪(23)，等离子体辐射信号经微型自聚集凹面闪耀光栅衍射，产生激光诱导击穿光谱信号，微控制器MCU(4)发出启动信号至脉冲发生器的同时，启动信号经数字延迟脉冲发生器DG535(28)产生一微秒量级的延时至CCD驱动控制电路(27)，以启动线阵CCD曝光激光诱导击穿光谱信号，该激光诱导击穿光谱信号先存入CCD输出缓存器，然后由微控制器MCU(4)控制紫蜂ZigBee收发器模块(1)发送CCD输出缓存器(29)中的激光诱导击穿光谱信号至物联网服务器专家系统进行分析诊断及存储，并可通过紫蜂ZigBee收发器模块(1)接收专家系统的诊断结果。