[实用新型]一种基于方波激励的近红外LED中药水分传感器

说明书

本实用新型属于传感器技术领域，特别是涉及一种新型基于方波激励的近红外LED中药水分传感器。包括方波激励源、1300nm近红外LED、传感器外壳、光电探测器、1450nm近红外LED、样品池、信号调理电路和ARM单片机；操作简单，可实现实时在线分析，大大缩短了测量周期，可以满足高效率生产的需求；采用近红外分子吸收光谱技术，其识别具有唯一性，从而提高检测的可靠性和灵敏度。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，特别是涉及一种新型基于方波激励的近红外LED中药水分传感器。

背景技术

传统中药因其成本低、副作用小、价格低廉等优势，在世界范围内受欢迎程度越来越高，尤其是2015年屠呦呦获得诺贝尔医学奖以来，中药更是进一步走进了世界各国的视野。目前常用的水分含量分析方法有烘干法、甲苯法和气相色谱法等一些化学方法，但上述方法操作复杂、离线分析、耗时费力，不适合在线质量控制。因此，开发一种快速、低成本、在线的中药水分定量分析方法对于中药质量控制具有重要的研究意义。

实用新型内容

本实用新型提供了一种新型基于方波激励的近红外LED中药水分传感器，解决了现有技术中的中药水分检测操作繁琐，耗时费力的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型的具体技术方案是：一种基于方波激励的近红外LED中药水分传感器，包括方波激励源、1300nm近红外LED、传感器外壳、光电探测器、1450nm近红外LED、样品池、信号调理电路和ARM单片机；所述传感器外壳设置在样品池的上方，1300nm近红外LED和1450nm近红外LED对称设置在传感器外壳的内部两侧，以45°角和25mm固定距离，射向样品池中的中药样品，使 1300nm近红外LED和1450nm近红外LED发出的光束聚焦在同一平面；光电探测器设置在传感器外壳的顶部；光电探测器通过信号调理电路和ARM单片机连接。

进一步的，所述方波激励源为恒流源，采用方波信号对恒流源输出进行调制，驱动1300nm近红外LED和1450nm近红外LED出光的稳定性。

进一步的，1300nm近红外LED的出光波段信号为测量水分含量的参考信号，1450nm近红外LED的出光波段信号为测量水分含量的吸收信号。

进一步的，传感器外壳为黑色聚乳酸材料，由3D打印成型，精度高，重量轻，易于便携。

进一步的，所述的光电探测器用于将携带水分含量信息的漫反射光信号转换成电信号；所述的信号调理电路主要包括跨阻放大电路、二级放大电路和低通滤波电路，用于对电信号进行放大和滤波处理。

进一步的，ARM单片机为意法半导体STM32F405，自带12位高速模数和数模转换器。

进一步的，ARM单片机上还连接有通讯模块，用于将检测信息发送到接收终端。

本实用新型与现有技术相比的有益效果为：

1、与现有使用烘干法测量中药水分含量的装置相比，本申请技术方案操作简单，可实现实时在线分析，大大缩短了测量周期，可以满足高效率生产的需求；采用近红外分子吸收光谱技术，其识别具有唯一性，从而提高检测的可靠性和灵敏度。

2、与现有的将探头进入药体内部检测的装置相比，本专利采用漫反射遥感测量的原理，通过收集被中药吸收后的漫反射光来实现水分含量的检测，不需要复杂的机械结构设计，并且是无损和原位检测。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是跨阻放大电路的结构图。

图3是滤波电路的电路图。

图4是恒流源驱动电驴的电路图。