[发明专利]一种高效的CCD全谱光谱采集结构

说明书

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，尤其涉及一种高效的CCD全谱光谱采集结构。

背景技术

目前，随着光谱分析技术的发展，光谱探测技术也朝着多方向发展，传统的基于光电倍增管的光谱探测技术，由于体积大、数量多、成本高、通道配置不灵活，不利于光谱仪小型化、低成本方向发展。

发明内容

针对上述的缺陷，通过优化CCD探测器前端光路和数据转换及采集电路，本发明提供了一种高效的CCD全谱光谱采集结构，其可以应用于各类光谱仪，不仅实现一定光谱范围全谱采集，有效提升光谱采集的效率和速率，对提升光谱仪性能起到至关重要作用。

为了实现上述目的，本发明提供一种高效的CCD全谱光谱采集结构，包括聚光装置、CCD、数据转换板和数据采集卡；

聚光装置，用于将入射的光谱信号进行反射聚焦；

CCD，用于将反射聚焦后的光谱信号等比例转换为电压信号；

数据转换板，用于将电压信号进行反向、放大、滤波、AD转换、传输和存储处理；

数据采集卡，用于将处理后的电压信号进行采集，并将采集到的电压信号输入到上位机。

根据本发明的高效的CCD全谱光谱采集结构，所述聚光装置为柱面反光镜，其设于CCD上方、端面倾斜45°用紫外胶固定于固定座上；所述聚光装置与CCD之间保持焦距距离。

根据本发明的高效的CCD全谱光谱采集结构，所述CCD通过限位托盘固定，所述限位托盘底部向下依次连接密封板和支承座，所述支承座通过螺丝固定于数据转换板上。

根据本发明的高效的CCD全谱光谱采集结构，所述数据转换板通过插针与CCD连接并采用单片ARM驱动CCD；所述数据转换板采用单片运放进行电压信号的反向、放大、滤波处理，采用ARM片上的ADC进行电压信号的AD转换，采用422串口将数据传输到数据采集卡。

根据本发明的高效的CCD全谱光谱采集结构，所述数据采集卡置于上位机的PCI插槽中，并通过DB62接口与8路所述数据转换板相连接，每路所述数据转换板为独立控制。

根据本发明的高效的CCD全谱光谱采集结构，所述固定座通过螺栓固定于限位托盘上。

根据本发明的高效的CCD全谱光谱采集结构，所述密封板为2mm厚的橡胶板；所述支承座为铝板一次成型制作。

本发明通过设置聚光装置，利用柱面反射镜将入射的光谱信号进行反射聚焦，聚焦后的光谱信号垂直入射到CCD像元上；利用其后设置的CCD将聚焦后光谱信号等比例转换为电压信号；再利用数据转换板将转换后的电压信号进行反向、放大、滤波、AD转换、传输和存储处理；处理后的电压信号经数据采集卡采集后输入到上位机中，又上位机进行数据处理分析，数据采集卡共连接有8路数据转换板，通过同时或分时工作，实现不同波段光谱数据的转换和采集，不仅保证了较大的光谱采集范围，也提高了光谱信号采集的速度。

附图说明

图1是本发明的原理流程示意图；

图2是聚光装置、CCD和数据转换板分解图；

图3是数据转换板电路原理图；

在图中，1-聚光装置，2-CCD，3-数据转换板，4-数据采集卡，5-固定座，6-柱面反射镜，7-限位托盘，8-密封板，9-支承座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2，本发明提供了一种高效的CCD全谱光谱采集结构。该CCD全谱光谱采集结构包括聚光装置1、CCD2、数据转换板3和数据采集卡4。

聚光装置1，用于将入射的光谱信号进行反射聚焦，此处聚光装置1为柱面反光镜6，其设置在CCD2的上方并且端面倾斜45°用紫外胶固定于固定座5上，平行入射的光谱经柱面反射镜6反射聚焦后垂直入射到CCD2上，通过使聚光装置1与CCD2保持焦距距离，使聚焦后的光谱信号焦点正好照射到CCD2的像元阵列上面，保证CCD2采集光谱的效率。

CCD2，用于将反射聚焦后的光谱信号等比例转换为电压信号；CCD2通过限位托盘7固定，在限位托盘7的底部依次连接密封板8和支承座9，其中支承座9通过螺丝固定于数据转换板3上；还需要说明的是，密封板8为2mm厚的橡胶板，其主要用来将光学系统进行隔离密封；支承座9为铝板一次成型制作，主要用来支承数据转换板3，保证数据转换板3与限位托盘7位置固定。