一种无线紫外UV光源测量装置的制作方法

一种无线紫外uv光源测量装置
技术领域
1.本实用新型涉及紫外测试与射频识别技术领域，具体是一种无线紫外uv光源测量装置。


背景技术：

2.在当今基础学科发展的理论支撑下，光功率计的性能在不断的快速提升，尤其是在以波长覆盖，量程范围和测量精度等光功率计基础功能方面，国内外各设备制造商显得格外重视。目前，国外以澳大利亚翠鸟公司、加拿大exfo公司、美国thorlabs光电实验室等作为代表；国内以青岛tfn公司、北京凌云luster公司、深圳标智仪表公司等为代表。但大多数设备制造商都还是以台式机和没有远距离通讯功能的为主。美国thorlabs公司有一款手持式无线光功率计，它采用硅光电二极管为探头，可以在400到1100nm的波长为内探测10nw到2mw光功率。这款功率计是通过蓝牙无线技术，辅以移动设备上的应用程序进行无线操作，传输距离可达8m。
3.现有的方法可以对光功率进行有效测量，但功率计整体存在精度不高、电路复杂、功耗大、数据传输距离有限、受紫外辐射以及环境温度影响大。
4.uv炉中的光功率的测量对测量系统的反应速度、精度以及耐高温能力都有较高的要求，当前相关设备不足以检测uv炉中的光功率，需要改进。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种无线紫外uv光源测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种无线紫外uv光源测量装置，包括:
8.采光单元：用于采集uv炉内紫外光并提供触发信号，将光照强度转换为对应的脉冲信号输出给处理单元；
9.供电单元：用于为处理单元提供电压供其工作；
10.处理单元：用于接收采光单元输入的脉冲信号，根据输入的脉冲信号强度判断光照强度，存储光照强度的同时输出光照强度对应的数值给通讯信号；
11.通讯单元：将接收到的光照强度的数值信号输出给远程设备，降低高温环境对数据传输的影响；
12.采光单元连接处理单元，供电单元连接处理单元，处理单元与通讯单元双向连接。
13.作为本实用新型再进一步的方案：采光单元包括集成电路u3、集成电路u4、集成电路u5、电容c12、电阻r8、电阻r9、电阻r6、电阻r7、电阻r10、电容c9，
14.集成电路u3的10号引脚与集成电路u5的3号引脚相连，且在集成电路u3的10号引脚与集成电路u5的3号引脚之间设置有电阻r8，电容c8与电阻r6相连，且电容c8的另一端连接有3.3v电压，电阻r6的另一端接地，
15.集成电路u3的9号引脚连接在电容c8与电阻r6之间，集成电路u3的12号引脚接地，集成电路u3的6号引脚与7号引脚相连后接地，集成电路u3的1号引脚上连接有电容c9的一端，集成电路u3的3号引脚与电容c9的另一端相连后与电阻r7的一端相连，电阻r7的另一端连接有集成电路u3的2号引脚，
16.集成电路u4的1号引脚与2号引脚相连，集成电路u4的5号引脚与6号引脚相连，集成电路u4的7号引脚接地，集成电路u4的8号引脚与9号引脚相连，集成电路u4的10号引脚与5号、6号引脚相连，集成电路u4的11号引脚连接有光敏元件，集成电路u4的12号引脚与13号引脚相连，集成电路u4的14号引脚连接有3.3v电压，
17.集成电路u4的12号引脚与集成电路u3的10号引脚相连，
18.集成电路u5的5号引脚与6号引脚连接并与集成电路u4的8号引脚相连，集成电路u5的4号引脚与7号引脚相连后接地，集成电路u5的8号引脚与13号引脚相连，集成电路u5的14号引脚连接3.3v电压，
19.电阻r10的一端接地、另一端连接在电容c12的一端上，电容c12的另一端与集成电路u5的5号引脚相连。
20.作为本实用新型再进一步的方案：通讯单元包括电容c2、电容c3、集成电路u2、电阻r3、电容c6，3.3v电压连接电容c2、电容c3、电阻r3、集成电路u2的3号引脚，电容c2的另一端接地、电容c3的另一端接地，电阻r3的另一端连接集成电路u2的4号引脚、电容c6，电容c6的另一端接地。将接收到的光照强度的数值信号输出给远程设备。
21.作为本实用新型再进一步的方案：采光单元还包括光电传感器，光电传感器型号为g5842。用于采集uv炉内紫外光并提供触发信号。
22.作为本实用新型再进一步的方案：处理模块由单片机最小系统所构成。
23.作为本实用新型再进一步的方案：集成电路u2型号为lora
‑
ra02。实现点对点通信。
24.作为本实用新型再进一步的方案：集成电路u3型号为cd4048。
25.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种可以采集、快速存储和发送光强度信息，进而实现对炉内光强实时精确测量的设备，为客观分析uv炉内光功率提供支撑，在以下几个方面具有明显效益：
26.(1)建立了高温条件下光强提取方法，实现了uv炉内对光功率的精确测量；
27.(2)设计了无线测试方案，利用lora通讯模块实现数据的远距离传输；
28.(3)采用的耐高温电子标签结构，有效避免的高温环境下不易测量的问题，并且利用磁吸固定或者3m高温胶的方式，避免手持线缆测试的不方便；
29.(4)建立了远程监测的主机终端，可以实时查看uv炉内的光强相关信息。
附图说明
30.图1为一种无线紫外uv光源测量装置的原理图。
31.图2为光电信号采集与处理电路图。
32.图3为lora通讯模块电路图。
33.图4为光电传感器光谱响应曲线。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
35.实施例1：请参阅图1，一种无线紫外uv光源测量装置，包括:
36.采光单元：用于采集uv炉内紫外光并提供触发信号，将光照强度转换为对应的脉冲信号输出给处理单元；
37.供电单元：用于为处理单元提供电压供其工作；
38.处理单元：用于接收采光单元输入的脉冲信号，根据输入的脉冲信号强度判断光照强度，存储光照强度的同时输出光照强度对应的数值给通讯信号；
39.通讯单元：将接收到的光照强度的数值信号输出给远程设备，降低高温环境对数据传输的影响。
40.采光单元连接处理单元，供电单元连接处理单元，处理单元与通讯单元双向连接，
41.源信号通过滤光片，进入光电传感器，依据光电效应工作模式中的光伏模式，光电二极管处于零偏置状态，完全依赖于半导体材料的pn结效应。当半导体材料吸收光能量激发出电子
‑
空穴对时，内建电场将电子
‑
空穴对分开，载流子在扩散作用下，在势垒两侧积累电荷，形成光生电势，再经过多谐振荡器后输出数字脉冲波形。脉冲波形经核心控制器处理后，通过lora模块之间的无线通讯输出到主机终端显示屏，可以清晰地看到炉内的实时光功率。
42.光电传感器：
43.光电传感器采集uv炉内紫外光并提供触发信号，紫外光的光谱主要分布于谱段(10nm
‑
400nm)，针对该谱段范围，采用龙信达科技有限公司开发的g6262紫外传感器，具体参数如下：
44.传感器有效感光尺寸：4mm*4mm；
45.光感灵敏度：0.06a/w(370nm)；
46.最快响应时间：3μs；
47.光谱响应峰值波长：370nm，峰值区间：350nm
‑
380nm。
48.通讯模块
49.通讯模块采用ai
‑
thinker公司的lora
‑
ra02，参数如下：
50.支持fsk、gfsk、msk、gmsk、lora
tm
及ook调制方式；
51.支持频段410mhz～525mhz；
52.工作电压为3.3v，最大输出+20dbm，最大工作电流为105ma；
53.接收状态下具有低功耗特性，接收电流为12.15ma，待机电流为1.6ma；
54.高灵敏度：低至
‑
140dbm；
55.模块采用spi接口，使用半双工通信，带crc、高达256字节的数据包引擎。
56.光电信号采集与处理
57.光电传感器检测到光信号后，进入到采集电路中，通过由555定时器与电阻、电容利用自身的几个引脚与其相互链接构成的单稳态多谐振荡器对信号进行转换，当识别出光
信号后，将输出转换后的脉冲信号到mcu进行采集与分析。
58.数据显示终端模块
59.该模块主要用于显示测量的紫外光光功率、照度等参数，通过自由协议或mudbus协议等串口通讯协议与下位机进行通讯，通过工控触摸屏进行数据显示。显示模块主要采用智能模块(smart lcd)，此模块参数如下：
60.(1)内置实时组态式操作系统，图像显示及触摸操作模块自主处理
61.(2)内置256mb flash数据存储空间,可存储1000幅界面
62.(3)标准rs
‑
232c/uart通信接口用于同客户主机通信
63.(4)标准mini usb接口用于下载/更新界面
64.(5)宽电压供电6v
‑
26v
65.(6)可靠的通信指令封包
66.(7)组态式的界面发开方式，功能丰富、简单易用
67.(8)所有要显示图像数据提前预存在模块内,发命令可直接调用显示
68.具体电路如图2所示，采光单元包括集成电路u3、集成电路u4、集成电路u5、电容c12、电阻r8、电阻r9、电阻r6、电阻r7、电阻r10、电容c9，
69.集成电路u3的10号引脚与集成电路u5的3号引脚相连，且在集成电路u3的10号引脚与集成电路u5的3号引脚之间设置有电阻r8，电容c8与电阻r6相连，且电容c8的另一端连接有3.3v电压，电阻r6的另一端接地，
70.集成电路u3的9号引脚连接在电容c8与电阻r6之间，集成电路u3的12号引脚接地，集成电路u3的6号引脚与7号引脚相连后接地，集成电路u3的1号引脚上连接有电容c9的一端，集成电路u3的3号引脚与电容c9的另一端相连后与电阻r7的一端相连，电阻r7的另一端连接有集成电路u3的2号引脚，
71.集成电路u4的1号引脚与2号引脚相连，集成电路u4的5号引脚与6号引脚相连，集成电路u4的7号引脚接地，集成电路u4的8号引脚与9号引脚相连，集成电路u4的10号引脚与5号、6号引脚相连，集成电路u4的11号引脚连接有光敏元件，集成电路u4的12号引脚与13号引脚相连，集成电路u4的14号引脚连接有3.3v电压，
72.集成电路u4的12号引脚与集成电路u3的10号引脚相连，
73.集成电路u5的5号引脚与6号引脚连接并与集成电路u4的8号引脚相连，集成电路u5的4号引脚与7号引脚相连后接地，集成电路u5的8号引脚与13号引脚相连，集成电路u5的14号引脚连接3.3v电压，
74.电阻r10的一端接地、另一端连接在电容c12的一端上，电容c12的另一端与集成电路u5的5号引脚相连。
75.通讯单元包括电容c2、电容c3、集成电路u2、电阻r3、电容c6，3.3v电压连接电容c2、电容c3、电阻r3、集成电路u2的3号引脚，电容c2的另一端接地、电容c3的另一端接地，电阻r3的另一端连接集成电路u2的4号引脚、电容c6，电容c6的另一端接地。
76.本实用新型的工作原理是：光电传感器g5842采集uv炉内紫外光的强度信号，并输出给集成电路u3(cd4048)，集成电路u3对信号进行采集与分析，当识别出光信号后，将输出脉冲信号给处理单元，处理单元内部的单片机将输入的脉冲信号转化为对应的电压信号，输出集成电路u2(lora
‑
ra02)，集成电路u2将该电压信号远程输出给远程设备，通过在远程
设备上可以观察uv炉内紫外光的强度信号，以此降低高温环境对数据传输的影响，实时查看uv炉内的光强相关信息。
77.实施例2：在实施例1的基础上，采用耐高温电子标签结构，有效避免的高温环境下不易测量的问题，并且利用磁吸固定的方式，避免手持线缆测试的不方便。
78.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
79.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。