[发明专利]一种多级且可调的拉曼光谱仪CCD制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉曼光谱仪CCD制冷装置，具体涉及一种多级且可调的拉曼光谱仪CCD制冷装置。

背景技术

拉曼光谱仪是采用拉曼散射原理，采集样品分子振动引起拉曼频移光谱的分子指纹识别仪器。该光谱仪可进行物质的定性分析，被广泛应用于食品安全、医药、文物考古、宝石鉴定和法庭科学等方面。

由于拉曼散射光谱的相对强度较小，其仪器设计要求具有更高的检测灵敏度和更低的检出限，这对拉曼光谱仪光机设计、检测电路设计以及软件设计提出了更高的要求。从检测电路的角度出发，通常采用的方法有提高CCD检测器件的检出限，降低CCD器件产生的暗电流以及提高CCD驱动电路和检测电路的各项性能等方法。

现有的CCD制冷装置中存在温度检测电路简单、没有匹配控制器、不能根据制冷量需求进行灵活配置等的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多级且可调的拉曼光谱仪CCD制冷装置，可灵活配置温度参数的拉曼光谱仪CCD制冷装置，着力解决CCD器件的制冷问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多级且可调的拉曼光谱仪CCD制冷装置，该制冷装置含有独立制冷单元电路；所述独立制冷单元电路包括温度设置模块，温度检测模块，差分放大电路，PID控制器，时钟控制电路，PWM脉冲调制电路，开关电路，TEC制冷控制器，散热器；

通过温度传感器采集TEC制冷控制器冷端的实时温度值，温度传感器与温度检测模块连接；所述温度设置模块的输出端与温度检测模块连接，温度设置模块与上位机主控制器或者可调电位器连接；所述温度检测模块的输出端与差分放大电路的输入端连接，差分放大电路的输出端与PID控制器的输入端连接；所述时钟控制电路与PID控制器的输入端连接，所述PID控制器的输出端与PWM脉冲调制电路的输入端连接，所述PID控制器用于计算控制TEC制冷控制器所需的PWM波控制参数；所述PWM脉冲调制电路的输出端与开关电路连接，所述开关电路与TEC制冷控制器相连，所述TEC制冷控制器的冷端与CCD器件贴合；TEC制冷控制器的热端与散热器连接。

进一步，所述制冷装置含有N个独立制冷单元电路；其中，第一级独立制冷单元电路的连接关系如下：

温度传感器采集第N级独立制冷单元电路的TEC制冷控制器冷端的实时温度值；温度传感器将数据传输至第一级独立制冷单元电路的温度检测模块，第一级独立制冷单元电路的温度设置模块与上位机主控制器或者可调电位器连接，第一级独立制冷单元电路的温度设置模块与温度检测模块连接，温度检测模块与差分放大电路连接，差分放大电路与PID控制器连接，所述时钟控制电路与PID控制器连接，PID控制器与PWM脉冲调制电路连接，PWM脉冲调制电路与开关电路连接，开关电路与TEC制冷控制器相连，所述第一级独立制冷单元电路的TEC制冷控制器的冷端与第二级独立制冷单元电路的TEC制冷控制器的热端贴合；第一级独立制冷单元电路的TEC制冷控制器的热端与散热器连接；

第一级独立制冷单元电路的时钟控制电路与第二级独立制冷单元电路的时钟控制电路连接，第二级独立制冷单元电路的时钟控制电路与第N级独立制冷单元电路的时钟控制电路依次连接；

第N级独立制冷单元电路的TEC制冷控制器的冷端与CCD器件贴合；第N级独立制冷单元电路的TEC制冷控制器的热端与第N-1级独立制冷单元电路的TEC制冷控制器的冷端贴合；第N-1级独立制冷单元电路的TEC制冷控制器的热端与第N-2级独立制冷单元电路的TEC制冷控制器的冷端贴合。

进一步，所述温度检测模块、温度传感器和温度设置模块构成全桥式测量电路；全桥式测量电路的电桥输入端连接基准电压芯片，为电桥提供输入电压，电桥的输出端连接到差分放大电路的差分输入端。

进一步，所述温度设置模块含有高精度的可调电阻。

进一步，所述PID控制器包括放大器、高精度电阻和电容；所述PID控制器根据差分放大电路的输出值、时钟控制电路输出的控制相位及时钟频率，输出PWM脉冲调制电路所需要的频率和占空比。

进一步，所述开关电路包括大电流MOSFET电路和LC整流滤波电路；大电流MOSFET电路连接TEC制冷恒定直流源，大电流MOSFET电路输出连接LC整流滤波电路；经LC整流滤波后的电源与TEC制冷控制器的正负极相连接。