闪烁式光源的光谱采集系统及光谱采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学检测领域，具体涉及一种闪烁式光源的光谱采集系统及光谱采集方法。
【背景技术】
[0002]光是由光源发出的，目前主要采用光谱分析光源，光谱分析中最重要的元器件就是光谱仪和灯源。光谱仪是一种重要的光学测量仪器，通过对特征谱线的分析，对物质的成分进行定性和定量的分析。光谱分析的另外一个重要器件就是光源，光源性能稳定是进行光谱分析的基本要求。光谱的光源有很多种，氙灯、氘灯、汞灯等。因此光源可分为连续光源和闪烁式光源，连续光源(如氘灯光源)，由于光源的连续性，在任何时刻光谱仪都可以采集到光谱信息。但是对于闪烁式光源(如脉冲氙灯)，由于光源的间断性，且点亮时间短，光源点亮的瞬间，光谱信息不容易捕捉，所以必须在光源点亮的瞬间采集光源的光谱信息，同时要确保采集到光源可用，及光源强度不可以太弱也不可以太强，光源太弱，系统噪声增大，不能完全获得光谱中携带的有用信息;光强太强有可能超过光谱仪的最大量程，影响测量精度和结果。目前不能实现闪烁式光源和与光谱仪协同工作，使得测量性能、数据可靠差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一是为了克服现有技术的不足，提供一种闪烁式光源的光谱采集系统，使闪烁式光源和光谱仪数据协同工作，从而使得到的光谱数据更加可靠有用。
[0004]本发明的目的之二是为了克服现有技术的不足，提供一种闪烁式光源的光谱采集系统的采集方法，使该采集方法提高光谱数据精度。
[0005]本发明的目的之一可以采用以下技术方案实现:
[0006]—种闪烁式光源的光谱采集系统，包括闪烁式光源、光谱仪，其特征在于:还包括控制器，所述控制器的输出端与闪烁式光源输入端电相连，所述控制器的输入、输出端与光谱仪的输入、输出端相连，所述控制器用于根据设置的输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，控制闪烁式光源和光谱仪的同步，并实时有效的获取光谱仪采集的光源光谱和暗光谱数据信息。
[0007]所述控制器包括PC机和硬件控制模块，所述PC机的输出端与硬件控制模块的输入端相连，硬件控制模块上的光源触发端口与闪烁式光源的触发引脚电连接，硬件控制模块上的光谱仪触发端口与光谱仪的触发引脚电连接，所述PC机用于设置输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，并发送控制命令给硬件控制模块，所述硬件控制模块用于接收控制命令，并对接收的控制命令进行解析，根据解析结果控制相应的触发端口进行相应的触发操作。
[0008]所述硬件控制模块包括电路板、单片机和串口，所述单片机和串口设置在电路板上。
[0009]所述闪烁式光源采用氙灯。
[0010]本发明的目的之二可以采用以下技术方案实现:
[0011]—种闪烁式光源的光谱采集方法，其特征在于:包括权利要求1至4任一所述的闪烁式光源的光谱采集系统，采集方法如下:
[0012]在控制器中输入闪烁式光源的脉冲触发次数B、光谱仪积分时间及光谱的平均次数N，所述控制器对输入的数据信息进行解析，判断触发闪烁式光源的脉冲次数；
[0013]如果闪烁式光源的脉冲触发次数B2 1，则为采集闪烁式光源的光源光谱，所述控制器先根据命令触发光谱仪，并开始统计光谱仪的积分时间，在延时I?10微秒后，控制器根据触发次数触发闪烁式光源，使闪烁式光源点亮，当达到光谱仪的积分时间后光谱仪停止采集数据，控制器从光谱仪中读取光源光谱数据，完成一个闪烁式光源的光源光谱采集周期，根据光谱的平均次数N，采集N个周期闪烁式光源的光源光谱数据，并将N个周期闪烁式光源的光源光谱数据除以N，获得平均光源光谱数据；
[0014]如果闪烁式光源的脉冲触发次数B= 0，则为采集光谱仪的暗光谱，所述控制器触发光谱仪，开始统计光谱仪的积分时间，达到光谱仪的积分时间之后光谱仪停止采集数据，控制器从光谱仪中读取暗光谱数据，完成一个光谱仪的暗光谱采集周期，根据光谱的平均次数N，采集N个周期暗光谱数据，并将N个周期的暗光谱数据除以N，获得平均暗光谱数据；
[0015]通过采集的平均光源光谱数据减去平均暗光谱数据得到每次闪烁式光源的光谱数据。
[0016]采集一次闪烁式光源的平均光源光谱数据，然后采集一次光谱仪的平均暗光谱数据，所述闪烁式光源的平均光源光谱数据减去光谱仪的平均暗光谱数据得到该次闪烁式光源的光谱数据。
[0017]采集多次闪烁式光源的平均光源光谱数据后，采集一次光谱仪的平均暗光谱数据，多次闪烁式光源的平均光源光谱数据均减去该次光谱仪的平均暗光谱数据得到多次闪烁式光源的光谱数据。
[0018]所述一个闪烁式光源的光源光谱采集周期的闪烁式光源的触发次数B< 10。
[0019]所述每个闪烁式光源的光源光谱采集周期为T，150ms <T< 250ms。
[0020]所述光谱的平均次数N 2 I，N< 50。
[0021]本发明的有益效果:本发明包括闪烁式光源、光谱仪、控制器，所述控制器的输出端与闪烁式光源输入端电相连，所述控制器的输入、输出端与光谱仪的输入、输出端相连，所述控制器用于根据设置的输入闪烁式光源的触发次数、光谱仪积分时间及光谱的平均次数，控制闪烁式光源和光谱仪的同步，并实时有效的获取光谱仪采集的光源光谱和暗光谱数据信息。通过控制器控制光谱仪和闪烁式光源的同步，可以实时有效的获取光谱信息，根据需要自行设置光谱的平均次数，通过软件控制调节光谱的强度，可以动态的采集暗光谱，提高光谱数据的测量精度。平均次数越多，光谱越稳定。
[0022]PC机通过串口与硬件控制模块连接，硬件控制模块上的光源触发端口通过电线与闪烁式光源的触发引脚电连接，硬件控制模块上的光谱仪触发端口通过电线与光谱仪的触发引脚电连接，PC机发送控制命令给硬件控制模块，硬件控制模块接收到命令后，对相应的触发端口进行触发光谱仪的端口，光谱仪先开始采集数据，几个微秒后，触发闪烁式光源的触发引脚，点亮闪烁式光源。PC机读取光谱仪数据。使用PC软件和硬件电路共同控制光谱仪和闪烁式光源的同步。
[0023]—种闪烁式光源的光谱采集方法，包括权利要求1至4任一所述的闪烁式光源的光谱采集系统，采集方法如下:
[0024]在控制器中输入闪烁式光源的脉冲触发次数B、光谱仪积分时间及光谱的平均次数N。所述控制器对输入的数据信息进行解析，判断触发闪烁式光源的脉冲次数；
[0025]如果闪烁式光源的脉冲触发次数B2 1，则为采集闪烁式光源的光源光谱，根据光谱的平均次数N，采集N个周期闪烁式光源的光源光谱数据，并将N个周期闪烁式光源的光源光谱数据除以N，获得平均光源光谱数据，该平均光源光谱数据使该次采集的光源光谱数据更准确。
[0026]如果闪烁式光源的脉冲触发次数B= 0，则为采集光谱仪的暗光谱，根据光谱的平均次数N，采集N个周期暗光谱数据，并将N个周期暗光谱数据除以N，获得平均暗光谱数据，该平均暗光谱数使该次采集的暗光谱数据更准确。
[0027]根据采集的平均光源光谱数据减去平均暗光谱数据得到每次闪烁式光源的光谱数据。在平均光源光谱数据中扣除平均暗光谱数据，可以实时有效的去除暗光谱(背景噪声)，有利于对光谱数据的补偿。提高光谱数据精度。