测器5、信号处理器6、模数转换器10、液晶触控屏13和电压基准14相连，为线阵列CMOS探测器5、信号处理器6、模数转换器10、液晶触控屏13和电压基准14提供3.3V电源；C16和C17均采用0805封装贴片电容，C16的电容值为10yF，C17的电容值为0.1 yF ;003输出向微型计算机Edison 9供电。光谱仪除微型计算机Edison 9外的线阵列CMOS探测器5、信号处理器6、模数转换器10、液晶触控屏13和电压基准14均限定工作在3.3V电压下，3.3V电源由低压差线性稳压器U8对锂电池7电压降压得到。锂电池7的充电管理器15的电路与3.3V电源11的电路通过总开关12相连，图6中的SWl即为光谱仪电源总开关12。
[0045]本发明的光谱仪采用低电压、超低功耗的电路系统，线阵列CMOS探测器5为低功耗探测器，模数转换电路等部分也采用低功耗的芯片，可以降低光谱仪功耗，增加续航时间。
【主权项】
1.基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，包括:壳体(8)，固定在壳体(8)内部的光源组(I)、毛玻璃(2)、柱面镜(3)、线性渐变滤光片(4)、线阵列CMOS探测器(5)、信号处理器(6)、锂电池(7)、微型计算机Edison (9)、模数转换器(10),3.3V电源(11)、电压基准(14)和充电管理器(15)，固定在壳体(8)外部的总开关(12)和液晶触控屏(13)； 所述光源组(1)、毛玻璃(2)、柱面镜(3)和线阵列CMOS探测器(5)依次设置，所述线性渐变滤光片⑷贴在线阵列CMOS探测器(5)前表面，所述线阵列CMOS探测器(5)、信号处理器(6)、模数转换器(10)和电压基准(14)依次相连，所述锂电池(7)、充电管理器(15)和总开关(12)依次相连，所述线阵列CMOS探测器(5)、信号处理器(6)、模数转换器(10)、总开关(12)、液晶触控屏(13)和电压基准(14)均与3.3V电源(11)相连，所述线阵列CMOS探测器(5)、模数转换器(10)、总开关(12)和液晶触控屏(13)均与微型计算机Edison (9)相连； 所述光源组(I)的光线依次经毛玻璃(2)均化、柱面镜(3)聚光、线性渐变滤光片(4)分光处理后入射至线阵列CMOS探测器(5)上，通过液晶触控屏(13)向微型计算机Edison (9)发送控制指令，微型计算机Edison (9)分别向线阵列CMOS探测器(5)和模数转换器(10)发送控制信号，此时线阵列CMOS探测器(5)将接收的光信号转换为电信号传输给信号处理器￠)，电信号经信号处理器(6)运放调整后输出模拟信号并通过电压基准(14)传输给模数转换器(10)，模拟信号经模数转换器(10)转换成数字信号传输给微型计算机Edison (9)，微型计算机Edison (9)运用其内部的光谱数据分析处理软件对数字信号进行分析处理得到光谱数据，采用化学计量学方法从光谱数据中得到物质成分信息，同时将光谱数据及成分信息储存在微型计算机Edison(9)内部的存储空间中，通过液晶触控屏(13)显示光谱数据及成分信息；微型计算机Edison(9)运用其内部的WIFI模块与网络连接，根据需要上传光谱数据至网络数据库、更新微型计算机Edison(9)内部储存的光谱仪分析模型。
2.根据权利要求1所述的基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，所述光源组(I)由六个相同的光源组成，六个光源对称固定在毛玻璃(2)前端两侧；所述光源为微型卤素灯或LED灯。
3.根据权利要求1所述的基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，所述线性渐变滤光片(4)的光谱范围为600nm?IlOOnm ;所述锂电池(7)采用3.7V锂聚合物电池，为微型计算机Edison (9)供电。
4.根据权利要求1所述的基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，所述线阵列CMOS探测器(5)采用Dynamax公司的ELIS-1024，有1024个像元，通过M0、M1两个引脚控制像元合并，可以实现1024、512、256、128的像素分辨率，默认像素分辨率为256像元，根据光强大小通过软件自动调整线阵列CMOS探测器(5)的积分时间。
5.根据权利要求1所述的基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，所述信号处理器(6)主要通过两个型号均为0PA320的放大器实现。
6.根据权利要求1所述的基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，所述微型计算机Edison (9)带有70针的I/O 口插座，长35.5mm，宽25mm，高不超过3.9mm ;双核500MHz，内部安装有操作系统和光谱数据分析处理软件；内部集成IGBLPDDR3和4G的内部存储空间，用于存储光谱数据和光谱仪分析模型，满足近红外分析对运算能力和存储空间的需求；内置蓝牙、WIFI模块、GPS模块，利用GPS模块为得到的光谱数据增加位置信息。
7.根据权利要求1所述的基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，所述模数转换器(10)采用低功耗芯片ADS8860，分辨率16位，采样速率最高 IMHz ο
8.根据权利要求1所述的基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，所述3.3V电源(11)主要通过型号为LT1117-3.3的低压差线性稳压器实现，所述低压差线性稳压器的输出与线阵列CMOS探测器(5)、信号处理器(6)、模数转换器(10)、液晶触控屏(13)和电压基准(14)相连，为线阵列CMOS探测器(5)、信号处理器(6)、模数转换器(10)、液晶触控屏(13)和电压基准(14)提供3.3V电源。
9.根据权利要求1所述的基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，所述电压基准(14)主要通过型号为REF3330的电压基准芯片和型号为0PA333的放大器实现，所述电压基准(14)为模拟转换器(10)提供3V基准电压。
10.根据权利要求1所述的基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，其特征在于，所述充电管理器(15)主要通过型号为XC6802的充电管理芯片和发光二极管实现，所述充电管理芯片的输出与锂电池(7)相连，用于管理锂电池(7)充电过程，所述发光二极管用于指示充电状态。
【专利摘要】基于微型计算机Edison的线性渐变滤光片式手持智能光谱仪，涉及近红外光谱仪领域，解决了现有近红外光谱仪存在的检测功能单一，无法检测完整光谱的问题。光源组的光线依次经毛玻璃均化、柱面镜聚光、线性渐变滤光片分光处理后入射至线阵列CMOS探测器上，探测器输出的模拟信号经信号处理器运放调整后输出模拟信号并通过电压跟随器传输给模数转换器，模拟信号经模数转换器转换成数字信号传输给微型计算机Edison，微型计算机Edison对数字信号进行分析处理得到光谱数据，液晶触控屏显示光谱数据；微型计算机Edison运用WIFI模块与网络连接，上传光谱数据至网络数据库、更新微型计算机Edison内部储存的光谱仪分析模型。本发明体积小，结构紧凑，可置于口袋中随身携带。
【IPC分类】G01N21-359
【公开号】CN104535526
【申请号】CN201410789017
【发明人】卢启鹏, 于新洋, 高洪智, 丁海泉, 吴春阳
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月17日