原料成分分析系统的制作方法 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本实用新型涉及成分分析技术领域，特别是涉及一种原料成分分析系统。背景技术：2.近红外光谱分析技术作为原料成分分析技术因其非接触、无损、无需样品前处理、快速且高通量的检测分析方式，以及能定型定量测量固体、液体和气体物质组分与含量的优点被广泛应用于包括化妆品行业在内的工业、农业以及医药等行业的检测分析领域。传统的近红外光谱仪体积较大从而不利于便携测量，进而严重制约了近红外光谱在原料成分分析这一领域的进一步发展。因此，近红外光谱仪的微型化得到了国内外科研人员的广泛关注和研究。3.然而，传统的光谱信号采集方案多以外置fifo、ram、sram作为光谱信号采集模块的数据存储芯片，其普遍存在硬件体积大、外围电路设计复杂等缺点，不利于近红外光谱仪的微型化。技术实现要素：4.基于此，有必要针对传统的近红外光谱分析仪硬件体积大、外围电路设计复杂而不利于微型化的技术问题，提供一种原料成分分析系统。5.一种原料成分分析系统，该原料成分分析系统包括控制模块、步进电机、光学模块以及采集模块，控制模块的输出端电连接步进电机的输入端，步进电机的输出端电连接光学模块的输入端，光学模块的输出端电连接采集模块的输入端，采集模块的输出端电连接控制模块的输入端。6.采集模块包括信号调理电路、ad转换电路、主控芯片以及存储芯片，信号调理电路、ad转换电路、主控芯片以及存储芯片依序电连接，信号调理电路的输入端电连接光学模块的输出端，主控芯片的输出端与控制模块通信连接。7.主控芯片采用fpga作为采集模块的核心，并通过rs232接口总线的方式与控制模块连接。8.存储芯片采用sdram芯片。9.在其中一个实施例中，上述的控制模块作为本原料成分分析系统的核心，采用arm-s3c6410微处理器或能够满足相同功能需求的任一型号微处理器。10.在其中一个实施例中，上述的主控芯片包括adc驱动器、fifo存储器、sdram控制器以及uart单元，adc驱动器、fifo存储器以及uart单元依序电连接，sdram控制器与uart单元双向电连接，并且sdram控制器与sdram芯片双向电连接。11.在其中一个实施例中，上述的adc驱动器的输入端电连接ad转换电路的输出端。12.在其中一个实施例中，上述的uart单元的输出端通信连接控制模块。13.在其中一个实施例中，上述的光学模块包括光源发生单元、分光单元、积分球以及光电传感器，光源发生单元与分光单元对应设置，分光单元的输入端电连接步进电机的输可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。22.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。23.请参阅图1，本实用新型揭示了一种原料成分分析系统，该原料成分分析系统包括控制模块、步进电机、光学模块以及采集模块，控制模块的输出端电连接步进电机的输入端，步进电机的输出端电连接光学模块的输入端，光学模块的输出端电连接采集模块的输入端，采集模块的输出端电连接控制模块的输入端。具体的，控制模块作为本原料成分分析系统的核心，可采用arm-s3c6410微处理器或能够满足相同功能需求的任一型号微处理器，其能够通过步进电机将脉冲信号传输至光学模块，从而驱动光学模块产生近红外光照射样品，部分携带样品光谱信息的光线由采集模块进行收集处理，进而将光信号转换为电信号，并经过滤波、放大、去除噪声等处理后进行模数转换，由此产生的数字讯号传输至控制模块进行分析、储存以及显示，以此完成原料成分的分析。24.进一步的，采集模块包括信号调理电路、ad转换电路、主控芯片以及存储芯片，信号调理电路、ad转换电路、主控芯片以及存储芯片依序电连接，信号调理电路的输入端电连接光学模块的输出端，主控芯片的输出端与控制模块通信连接。具体的，信号调理电路能够对光学模块输出的微安级电流信号进行初步的降噪和放大处理，以提高整个系统信噪比的同时，将信号放大至符合ad转换电路的电平要求。ad转换电路能够将信号调理电路所产生的模拟信号转换为数字信号，并以lvds电平的形式发送至主控芯片进行处理。主控芯片可采用fpga作为采集模块的核心，并通过rs232接口总线的方式与控制模块连接，其在50mhz的工作频率下能够将数字信号处的得到的数据写入存储芯片中进行存储。存储芯片可采用sdram芯片，相较于外置fifo、ram以及sram等存储芯片，sdram芯片能够将复杂的外围电路集成到期内部，以此降低了信号采集模块外围电路的复杂程度。当需要对数据进行读取时，控制模块向主控芯片发送指令，从而能共通过控制芯片从存储芯片中读取相应数据进行后续运算处理。25.进一步的，主控芯片包括adc驱动器、fifo存储器、sdram控制器以及uart单元，adc驱动器、fifo存储器以及uart单元依序电连接，sdram控制器与uart单元双向电连接，并且sdram控制器与sdram芯片双向电连接。adc驱动器的输入端电连接ad转换电路的输出端，uart单元的输出端通信连接控制模块。具体的，adc驱动器作为驱动级驱动adc完成光谱信号的模数转换。转换后的数据通过fifo存储器写入sdrma芯片中，并且，fifo存储器通过uart单元与控制模块实现rs232接口总线通信，当需要对数据进行读取时，控制模块通过uart单元发生指令，sdrma控制器将存储的数据从sdrma芯片中读取到fifo存储器，进而经由uart单元传输至控制模块进行后续运算处理。26.进一步的，光学模块包括光源发生单元、分光单元、积分球以及光电传感器，光源发生单元与分光单元对应设置，分光单元的输入端电连接步进电机的输出端，积分球与分光单元对应设置，光电传感器的输出端电连接信号调理电路的输入端。具体的，光源发生单元能够产生特定波长范围内的光源，可采用卤钨灯产生250nm~2000nm波长范围内的光源，并作用于分光单元。控制模块通过步进电机驱动分光单元将光源发生单元产生的复合光进行分光后照射于待测样品，待测样品反射产生的携带有样品光谱信息的光线经过积分球均匀作用后由光电传感器进行收集转换，从而形成电信号传输至信号调理电路进行后续处理。27.综上所述，本实用新型所揭示的原料成分分析系统的控制模块能够通过步进电机将脉冲信号传输至光学模块，从而驱动光学模块产生近红外光照射样品，部分携带样品光谱信息的光线由采集模块进行收集处理，进而将光信号转换为电信号，并经过滤波、放大、去除噪声等处理后进行模数转换，由此产生的数字讯号传输至控制模块进行分析、储存以及显示，以此完成原料成分的分析。特别的，采集模块的主控芯片可采用fpga作为采集模块的核心，并通过rs232接口总线的方式与控制模块连接。存储芯片可采用sdram芯片，相较于外置fifo、ram以及sram等存储芯片，sdram芯片能够将复杂的外围电路集成到期内部，以此降低了信号采集模块外围电路的复杂程度。fpga和sdram芯片均是高度集成的芯片，大部分电路均集成于芯片内部，由此有效降低了采集系统外围电路的复杂程度，从而减小了pcb的整体体积，进而有利于原料成分分析系统的微型化。28.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。29.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。









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