专利名称：用于维生素荧光检测的信号处理电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物检测技术领域，涉及一种用于维生素荧光检测的信号甄别放 大处理电路。
背景技术：
营养是一个国家经济发展的标志之一。我国改革开放以来，经济发生了很大的变 化。随着经济的发展，以及卫生事业的进步，在我国低蛋白性疾病、缺铁性疾病及缺钙性疾 病都得到不同程度的纠正。但是，营养性疾病依然困扰着我国人民。2002年中国居民营养与 健康状况调查表明，我国居民的维生素A、Bi、B2、C摄入不足，儿童生长发育迟缓率14.3%、 3-12岁维生素A边缘缺乏率为45. 1%。其中尤其维生素A缺乏是目前世界上主要的营养缺乏性疾病之一，已被世界儿童 首脑会议列入重点解决的儿童健康问题。维生素A具有维持正常生长、生殖、视觉和抗感染 的功能，严重缺乏时可以降低儿童的抗感染功能，导致儿童呼吸道和消化道感染性疾病的 发尘率上升。这两类疾病是目前威胁我国儿童健康的主要原因之一；叶酸的缺乏可以导致 婴儿神经管畸形的发生，直接影响了出生人口的素质。目前虽然有很多种维尘素检测技术，但由于检测设备，检测方法，检测需要的样本 量以及准确度等诸多因素限制，还不能适应临床广泛应用，严重阻碍了我国维生素缺乏评 价及干预工作的广泛开展。一种用于维生素荧光检测系统的检测原理是，包括光源、窄带滤光片、光纤、聚光 透镜、荧光过滤片和光电倍增管。光源为卤素灯，其产生的光通过波长为345nm窄带滤光片 生成紫外激发光；光纤为Y型传导光纤，紫外激发光经过Y型传导光纤传输和聚光透镜后照 射在待测样品上，由待测样品所激发的485nm波长的荧光从Y型传导光纤传出后，经荧光过 滤片过滤后，被送入光电倍增管。但经样品试剂反射的荧光光子被光电倍增管接收后，转换成的电信号还不能直接 送入A/D转换器，因为经由光电倍增管处理后的电信号范围是几十毫伏到三十多伏，而A/D 转换器的模拟输入范围选择的是0 10V，远远小于实际的信号范围，因此需要将信号做适 当的调整，以符合A/D转换器模拟输入的范围要求。可以在光电倍增管和A/D转换器的输 入端之间加一个信号甄别放大处理电路，使信号在进入A/D转换器时符合其模拟输入的范 围要求。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种适用于维生素荧光检测用的信号处理电路，该电路 能够将光电倍增管输出的电信号调整为符合A/D转换器输入要求的信号。为此，本实用新 型采用如下的技术方案。一种用于维生素荧光检测的信号处理电路，包括将维生素荧光检测中采集的荧光 信号转换为电信号的光电倍增管、反相处理电路、甄别放大处理电路以及微处理器和A/D转换电路，所述光电倍增管输出的电信号经过反相处理电路后被送入甄别放大处理电路；所述甄别放大处理电路包括门限电路、开关电路、10倍放大电路、1倍放大电路和1/10倍放 大电路，所述门限电路通过两个电压比较器，产生9V和0. 9V两个门限电压信号，该两个信 号同时分别送入微处理器和开关电路，由开关电路根据两个门限电压信号选通10倍放大 电路、1倍放大电路和1/10倍放大电路中的一个电路；所述甄别放大处理电路的输出经过 A/D转换电路后被送入微处理器。本实用新型根据光电倍增管输出的电信号的大小，设计了一种信号甄别放大处理 电路，使信号在进入A/D转换器时符合其模拟输入的范围要求，并符合维生素荧光信号检 测的精度要求。
图1本实用新型的信号处理电路结构框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的用于维生素荧光检测的信号处理电路做 说明。参见图1，本实用新型在光电倍增管和A/D转换器的输入端之间加一个信号甄别 放大处理电路，使信号在进入A/D转换器时符合其模拟输入的范围要求。为此可以根据信号的大小，将信号分为三类，分类参考点电压分别是0.9V和9V。 这样，光电倍增管的输出信号就被分为小于0. 9伏、大于0. 9伏小于9伏以及大于9伏三 类。对于属于不同范围的信号，尤其是在A/D转换器的模拟输入范围之外的信号，希望通过 对其做适当的放大处理，使其处于A/D转换器的模拟输入范围之内。因此，对于小于0. 9伏 的信号，可令其增益为10 ；对于大于0.9伏而小于9伏的信号，可令其增益为1 ；对于大于9 伏的信号，可令其增益为1/10。这样，电路的总输出Vo的范围就在0 IOV之内，满足AD 的模拟输入要求。信号甄别放大处理电路按功能可分为两部分，前面部分电路是一个包括UlA和 UlB两个电压比较器的门限电路。通过调解输入电阻，使UlA的负输入端为9V，而UlB的正 输入端为0.9V。那么，输入信号所属的范围就可以由门限电路的输出信号A、B来确定。信 号A、B—方面送入微处理器，用来标识所选取的增益；另一方面信号A、B还作为双四选一 开关芯片4052的开关信号，用以决定电路的输出Vo选择哪一路增益。后面部分电路是三 组不同增益的放大器，其大小分别是10，1和1/10。对于不同大小的输入信号，经过门限电 路的判断后，就可以选择通过双四选一开关芯片4052的那一路输出了。门限电路的输出电压经过电阻分压后进入74LS08。LM324的输出电压是在一个范 围内波动的，为了保护微处理器的I/O 口不因电压波动而损坏，所以需要接一个74LS08将 波动的电压变成稳定的电平。还需要注意的一点是，74LS08工作电压是5V，因此74LS08的 输入信号的大小不能超过5V，为此在它的前面加一个分压电路以保护74LS08。双四选一开关芯片4052后面的运算放大器LM324承担放大器和跟随器的作用。 由于跟随器的电压放大倍数小于1但是近于1，输入电压与输出电压相同，并且输入电阻高 而输出电阻低，所以对于增益为1及1/10的电路，采用跟随器输出。对于增益为1/10的电路，其增益的实现是通过电阻分压实现的，而不是通过放大器实现的，由于后面所接的4052的工作电压是12V，所以其输入信号的大小不能超过这个值，因此，利用电阻分压还可以保 护4052，使其输入值不会超出范围。理论上讲，如果输入信号小于等于0. 9V，那么此时的信号增益就是按照10来计算 的，如果信号介于0.9V到9V，那么此时的信号增益就是按照1来计算。当信号大于等于9V 的时候，则增益按照1/10来计算。当信号处于临界点附近时，究竟增益值应该按照哪一个 来计算？这是由范围识别标志信号A、B的取值来确定的。例如，当信号为0.9V时，如果A =0、B = 0，那么增益值取1 ；如果A = 0、B = 1，那么增益值取10。因为信号值最终会被 微处理器还原到初始值，所以，这样处理丝毫不会影响最终的结果。在实际处理的时候，微处理器所处理的增益值是由实验来确定的，而并不是按照 理论计算得到的理想值。为了提高系统精度，微处理器在对该增益值进行处理时，可以利用 软件对该值加以修正，以期达到更高的精度。因为光电倍增管内置负高压，它的输出电压为负值，而后面的放大电路要求的输 入信号为正值，所以在信号进行放大处理之前，需要加一个反相处理电路。由于在信号放大处理电路中，运算放大器的工作电压为正值，而光电倍增管的输 出电压为负值，为此在信号进入甄别放大处理电路前，需要经过一个反相处理电路，使光电 倍增管的输出信号符合下一级电路的输入要求，增益值Ak = -1。
权利要求一种用于维生素荧光检测的信号处理电路，包括将维生素荧光检测中采集的荧光信号转换为电信号的光电倍增管、反相处理电路、甄别放大处理电路以及微处理器和A/D转换电路，其特征在于，所述光电倍增管输出的电信号经过反相处理电路后被送入甄别放大处理电路；所述甄别放大处理电路包括门限电路、开关电路、10倍放大电路、1倍放大电路和1/10倍放大电路，所述门限电路通过两个电压比较器，产生9V和0.9V两个门限电压信号，该两个信号同时分别被送入微处理器和开关电路，由开关电路根据两个门限电压信号选通10倍放大电路、1倍放大电路和1/10倍放大电路中的一个电路；所述甄别放大处理电路的输出经过A/D转换电路后被送入微处理器。
专利摘要本实用新型属于生物检测技术领域，涉及一种用于维生素荧光检测的信号处理电路，包括光电倍增管、反相处理电路、甄别放大处理电路以及微处理器和A/D转换电路，光电倍增管输出的电信号经过反相处理电路后被送入甄别放大处理电路；甄别放大处理电路的门限电路通过两个电压比较器，产生9V和0.9V两个门限电压信号，该两个信号同时被送入微处理器和开关电路，由开关电路根据两个门限电压信号选通10倍放大电路、1倍放大电路和1/10倍放大电路中的一个电路。本实用新型的处理电路使光电倍增管输出的电信号在进入A/D转换器时符合其模拟输入的范围要求，并符合维生素荧光信号检测的精度要求。
文档编号G01N21/64GK201569629SQ20092025185
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者岳胜, 王学民, 王联 申请人:芜湖圣美孚科技有限公司