[发明专利]具有CCD光谱信号采集系统的混合光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及光谱技术领域，特别涉及一种具有CCD光谱信号采集系统的混合光谱仪。

背景技术

光谱仪分为光电倍增管光谱仪和CCD光谱仪。光电倍增管可以精确分析超低含量元素，但是它的体积大，安装数量受空间局限；CCD光谱仪可以做到全谱分析，但其检出限不如光电倍增管。传统光谱分析仪器都是纯光电倍增管或CCD光谱仪，且其成本均较高。

另外，目前CCD光谱仪的CCD光谱信号采集系统都是由单个CPU（FPGA、DSP）控制CCD采集数据并集中进行处理，运算速度慢，各CCD参数不能自由配置，灵活性差，CCD输出的模拟信号经过一段导线传输才能到CPU进行处理，信号完整性差，易受外界干扰。

现在还未出现具有高综合性能的高端光谱仪。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术的上述缺陷，提供一种具有CCD光谱信号采集系统的混合光谱仪，实现CCD光谱信号采集系统与光电倍增管同时采集光谱信号，并具有良好的数据处理能力及数据稳定性，有效提高单台光谱仪分析性能，同时降低仪器的成本。

为达到上述目的，本发明提供的具有CCD光谱信号采集系统的混合光谱仪，包括上位机和光电倍增管，还包括多个CCD模块和一接口模块及一控制模块，所述光电倍增管与所述控制模块相连，各个所述CCD模块分别与所述接口模块、控制模块和上位机依次相连，其中：

所述CCD模块，用于接收所述控制模块采集信号命令后开始采集光谱信号，并自动读取所述接口模块分配的地址，将处理后的数据送到所述控制模块；

所述接口模块，用于为各个所述CCD模块分配地址，并将各个所述CCD模块组成RS485网络，将所述CCD模块处理后的数据送到所述控制模块；

所述控制模块，用于同步各所述CCD模块，与光源配合准时采集光谱信号，控制各个所述CCD模块开始采集数据并接收所述CCD模块所处理后数据，然后与所述光电倍增管所采集的数据组合和经网口传输到所述上位机。

本发明具有CCD光谱信号采集系统的混合光谱仪，其中所述CCD模块包括CCD、滤波放大器、电平转换器和带有A/D的ARM单片机，所述CCD经所述滤波放大器和A/D连接所述ARM单片机，所述ARM单片机经所述电平转换器连接所述CCD，所述ARM单片机发送驱动脉冲至所述CCD，所述CCD输出信号经所述ARM单片机输出处理后的数据。

本发明具有CCD光谱信号采集系统的混合光谱仪，其中所述CCD模块设有16块，分别包括型号为ILX554B的第三芯片、型号为AD8021的第四芯片、型号为ADUC7022BCPZ的第五芯片、型号为TXB0104DR的第六芯片和型号为SP3074EEN的第十芯片，其中：第五芯片的第30脚与第六芯片的第8引脚相连，第五芯片的第29引脚分别与第六芯片的第2引脚相连，第五芯片的第28引脚分别与第六芯片的第3引脚相连，第五芯片的第27引脚分别与第六芯片的第4引脚相连，三引脚同时输出CCD的驱动脉冲信号，第六芯片的第13引脚输出到第三芯片的第11引脚，第六芯片的第12引脚输出到第三芯片的第5引脚，第六芯片的第11引脚输出到第三芯片的第4引脚，通过第六芯片实现电平转换，控制第三芯片实现光谱信号的采集，转换后的标准模拟电压信号从第三芯片的第1脚输出，输出的信号接到第四芯片的第2引脚，经第四芯片处理后的模拟电压信号由第四芯片的第6引脚输出到第五芯片的第36引脚，第五芯片得到所需分析的原始数据并从第21引脚输出到第十芯片的第5引脚，第十芯片把接收到得数据变换成RS485的标准数据信号，从第9、10引脚并行输出，并通过JP20接口分送到接口模块的JP0-JP15接口之一。

本发明具有CCD光谱信号采集系统的混合光谱仪，其中所述接口模块包括型号为ADP3330ART为第二芯片及17个接线端口JP0-JP16端口，第二芯片为各个CCD模块分配地址，控制模块发送的控制命令经JP16进入接口模块，再经各JP0-JP15接口分别发送到每个CCD模块，CCD模块采集处理后的信号经JP20接口连接到JP0-JP15接口之一，再经JP16接口连接到控制模块的JP17接口。