一种光谱仪的制作方法

本发明涉及气体检测装置技术领域，具体涉及一种光谱仪。

背景技术：

紫外光谱仪是利用紫外可见光谱法工作的仪器，主要由光源、单色器、样品池(吸光池)、检测器、记录装置组成，用于紫外吸收化合物的定性鉴别及定量分析。紫外光谱仪主要用于化合物的鉴定、纯度检查、异构物的确定、位阻作用的测定、氢键强度的测定以及其他相关的定量分析。

目前市场上的紫外光谱仪，多是使用氚灯作为光源，但是氚灯作为光源有较多的缺陷，比如氚灯寿命短，通常只能持续使用半年左右。另外，氚灯使用时需要先对其进行预热，操作麻烦；再者，氚灯的光谱带范围在180-350nm之间，氚灯作为紫外光谱仪的光源，使得紫外光谱仪无法测量一些气体参数，例如NO2气体。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光谱仪，通过本发明实施例的光谱仪能够实现在提高光谱仪的光源寿命的同时还能够使得光谱仪的测量更多种类的气体参数。

本发明实施例提供了一种光谱仪，包括氙灯、电源升压电路、脉冲触发电路和调压电路，电源升压电路，其具有电源电压输入端和基准电压输入端，电源升压电路的输出端分别连接脉冲触发电路和氙灯，电源升压电路被配置成根据获取到的基准电压和电源电压得到升压电压，并将升压电压分别发送至脉冲触发电路和氙灯；脉冲触发电路，其电压输入端连接电源升压电路的输出端，其输出端连接调压电路，脉冲触发电路被配置成根据获取到的低压脉冲信号和升压电压得到第一高压脉冲信号，并将第一高压脉冲信号发送至调压电路；调压电路，其输出端连接氙灯，调压电路被配置成将第一高压脉冲信号转换为第二高压脉冲信号并发送至氙灯，以使氙灯在升压电压和第二高压脉冲信号驱动下工作。

优选地，电源升压电路包括控制芯片和变压器；控制芯片的输入端连接基准电压的供电端，变压器的输入端连接电源电压的供电端，控制芯片被配置成根据基准电压调整变压器的变压参数，以控制变压器输出端所输出的电压。

优选地，电源升压电路还包括反馈电路，其输入端连接变压器的输出端，其输出端连接控制芯片的输入端；反馈电路被配置成采集变压器输出端所输出的反馈电压，并将反馈电压发送至控制芯片，控制芯片还被配置成根据反馈电压调整变压器的变压参数。

优选地，电源升压电路还包括第一稳压电容，第一稳压电容与电源电压的输入端并联。

优选地，电源升压电路还包括第二稳压电容，第二稳压电容与变压器的输出端连接，且第二稳压电容的容值是根据升压电压确定的。

优选地，脉冲触发电路包括信号隔离电路和信号触发电路，隔离电路的输出端连接信号触发电路的输入端，信号触发电路的输出端连接调压电路的输入端；低压脉冲信号通过信号隔离电路后输入信号触发电路，信号触发电路被配置成根据低压脉冲信号和升压电压得到第一高压脉冲信号，并将该第一高压脉冲信号发送至调压电路。

优选地，信号隔离电路为光耦隔离电路。

优选地，调压电路为海曼变压电路，其包括海曼线圈，海曼变压电路被配置成将第一高压脉冲信号转换为第二高压脉冲信号并发送至氙灯。

优选地，调压电路还包括滤波电路，其输入端连接海曼变压电路的输出端，其输出端连接氙灯，滤波电路被配置成对第二高压脉冲信号进行滤波处理。

优选地，基准电压是根据氙灯的预设亮度确定的。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

本发明实施例的光谱仪，由于氙灯作为光谱仪的光源，氙灯在使用时不需要预热，电路启动氙灯便可以稳定工作，而不需要像氚灯在使用时需要进行一段时间预热才能够稳定工作，氙灯作为光源稳定性好，使得在使用光谱仪进行检测时能够提高工作效率和检测准确度；氙灯的光谱带范围较宽，能够测得在150nm-2000nm之间的光谱，从而使得光谱仪能够测量的气体种类更多；同时，氙灯的使用寿命长，通常为2至3年。另外，通过电源升压电路、脉冲触发电路和调压电路调控氙灯的亮度，可以使得本实施例的光谱仪能够根据实际应用需要合理调控氙灯的亮度，提高光谱仪的使用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的光谱仪的一个电路框图；

图2是根据本发明实施例的电源升压电路的一个电路原理示意图；

图3是根据本发明实施例的信号隔离电路的一个电路原理示意图；

图4是根据本发明实施例的信号触发电路的一个电路原理示意图；

附图标记：1-氙灯；2-电源升压电路，21-控制芯片，22-变压器，23-反馈电路；3-脉冲触发电路，31-信号隔离电路，32-信号触发电路；4-调压电路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供了一种光谱仪，该光谱仪包括氙灯1、电源升压电路2、脉冲触发电路3和调压电路4。在本实施例中，用氙灯1作为光谱仪的光源。氙灯1在使用时不需要预热，电路启动氙灯1便可以稳定工作，而不需要像氚灯在使用时需要进行一段时间预热才能够稳定工作，氙灯1作为光源稳定性好，使得在使用光谱仪进行检测时能够提高工作效率和检测准确度。并且，氙灯1的光谱带范围较宽，能够测得在150nm-2000nm之间的光谱，从而使得光谱仪能够测量的气体种类更多。另外，氙灯1的使用寿命长，通常为2至3年。

为了更好地保证光谱仪在使用氙灯1作为光源的电路稳定性和合理地调控氙灯1的亮度，本实施例通过电源升压电路2、脉冲触发电路3和调压电路4去调控氙灯1工作。具体地：

电源升压电路2具有电源升压输入端和基准电压输入端，如图1所示，电源升压电路2的输入端输入电源电压和基准电压，输出端分别连接脉冲触发电路3和氙灯1。脉冲触发电路3的输入端输入低压脉冲信号，输出端连接调压电路4，调压电路4的输出端连接氙灯1。

其中，电源升压电路2获取到输入的基准电压和电源电压之后，根据基准电压的大小对电源电压进行升压处理，得到升压电压。例如，基准电压可以为3.2V-4.8V范围内的电压值，具体取值可以根据实际应用中所需要的氙灯1的预设亮度确定，所需要的氙灯1的预设亮度越强，则该基准电压的值越大。作为示例，电源电压可以为9V-14V之间的电压值，本实施例中，电源电压取12V。电源电压和基准电压输入至电源升压电路2之后，电源升压电路2经过升压处理，可以得到400V-600V范围内的输出电压，提供至脉冲触发电路3和氙灯1，从而根据该输出电压调控氙灯1的亮度。可以理解，上述数值只是作为解释说明，本实施例不以此为限制。

较佳地，电源升压电路2可以包括控制芯片21(如图2中所示的UC2843AD)和变压器22(如图2中所示的T1)，控制芯片21的输入端连接基准电压的供电端(例如图2中所示的REF_+5v)，变压器22的输入端连接电源电压的供电端(如图2中所示的+12V)。控制芯片21在接收到基准电压之后，根据该基准电压对变压器22的变压参数进行调控，从而控制变压器22输出端所输出的电压，例如图2中所示的上拉电压L_M150V。另外，电源电压经过该变压器22还可以进行磁隔离，防止后级信号影响供电端的电源电压信号。

为了更好地对变压器22输出的电压进行检测和控制，在本实施例的一些较佳的实现方式中，电源升压电路2还包括反馈电路23。如图2所示，反馈电路23的输入端连接变压器22的输出端，反馈电路23的输出端连接控制芯片21的输入端。反馈电路23可以采集变压器22输出端所输出的反馈电压，并将该反馈电压发送至控制芯片21。控制芯片21接收到该反馈电压之后，若判断得到该反馈电压过大或过小，则通过控制输出端(芯片引脚10)所输出的占空比以调控变压器22的变压参数，从而使得变压器22所输出的电压在合理范围之内。该反馈电路23具体可以包括采样电阻。

如图2所示，较佳地，本实施例的电源升压电路2还包括第一稳压电容(C1)，第一稳压电容与电源电压的输入端并联，以避免输入的电源电压发生抖动，从而提高输入的电压信号的稳定性。本实施例的电源升压电路2还包括第二稳压电容(C11)，第二稳压电容与变压器22的输出端连接，用于使得变压器22输出的升压电压稳定。该第二稳压电容的选型可以根据该升压电压的值来确定，具体选型公式可以为E＝1/2CV²，其中，E表示单次闪光能量，C表示第二稳压电容的容值，V表示升压电压。在实际应用中，由于变压器22所输出的升压电压在整体电路刚启动的阶段，通常会超过设定值，但是一般不会超过两倍的设定值，为了使得第二稳压电容所起到的稳压效果更好，通常可以选择两倍所求得的容值的电容作为第二稳压电容。

由于氙灯1若正常工作，不仅仅需要升压电压，还需要5-7千伏的脉冲信号一起驱动，才可以正常工作。在本实施例中，脉冲触发电路3能够接收低压脉冲信号和电源升压电路2所输出的升压电压。之后，脉冲触发电路3根据获取到的升压电压对低压脉冲信号进行升压处理，使得低压脉冲信号变换为第一高压脉冲信号，例如由3.3V的低压脉冲信号变换为上百伏的第一高压脉冲信号，然后将该第一高压脉冲信号发送至调压电路4。

较佳地，脉冲触发电路3包括信号隔离电路31和信号触发电路32。如图3所示为信号隔离电路31的电路原理图，如图4所示为信号触发电路32的电路原理图。其中，信号隔离电路31的输出端连接信号触发电路32的输入端，信号触发电路32的输出端连接调压电路4的输入端。低压脉冲信号通过信号隔离电路31后输入信号触发电路32，信号触发电路32被配置成根据低压脉冲信号和升压电压得到第一高压脉冲信号，并将该第一高压脉冲信号发送至调压电路4。

具体地，结合图3和图4所示，低压脉冲信号通过光耦隔离电路隔离之后(Trig_s)，再通过MOS管Q7将低压脉冲信号变换为第一高压脉冲信号，其中，R3为限流电阻，R4的作用是保护MOS管不损坏，M150V为第一高压脉冲信号，即为脉冲触发电路3的输出信号，也为调压电路4的输入信号。

调压电路4的输出端连接氙灯1。调压电路4将获取到的第一高压脉冲信号转换为第二高压脉冲信号并发送至氙灯1，即将上百伏的第一高压脉冲信号转换为5-7千伏的第二高压脉冲信号，从而使得氙灯1在升压电压和第二高压脉冲信号驱动下正常工作。这里，调压电路4可以为海曼变压电路，包括海曼线圈。该海曼线圈可以理解为类似于变压器的线圈，其匝数比为固定的。较佳地，本实施例的调压电路4还包括滤波电路，该滤波电路可以为RC滤波电路，通过滤波电路对输出的第二高压脉冲信号进行滤波处理，之后再发送至氙灯1的养鸡、触发极和火花极，从而使得氙灯1正常工作。

通过本发明实施例的光谱仪，由于氙灯1作为光谱仪的光源，稳定性好，使得在使用光谱仪进行检测时能够提高工作效率和检测准确度；氙灯1的光谱带范围较宽，能够测得在150nm-2000nm之间的光谱，从而使得光谱仪能够测量的气体种类更多；同时，氙灯1的使用寿命长，通常为2至3年。另外，通过电源升压电路2、脉冲触发电路3和调压电路4调控氙灯1的亮度，可以使得本实施例的光谱仪能够根据实际应用需要合理调控氙灯1的亮度，提高光谱仪的使用范围。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。