一种手持式诱导击穿光谱仪的前端驱动电路的制作方法

本实用新型涉及光谱仪技术领域，尤其涉及一种手持式诱导击穿光谱仪的前端驱动电路。

背景技术：

光谱仪是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线，原理是：当光作用于待测物质时，会引起反射、吸收和散射等现象，从而产生入射光信号的变化，入射光信号的变化直接反映了化合物原子或分子电磁辐射的吸收量、反射量或散射量，光谱技术就是测量其变化，得到光吸收、反射或散射的光谱图，从而进行定性或者定量分析，获取相关信息。

光线通过光谱仪分解成光谱图在照相底片显影，或在显示屏上显现出来，以便于对光谱图进行分析，光谱技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等领域的检测中。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光谱数据转换速度快且信号采集精度高的手持式诱导击穿光谱仪的前端驱动电路。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种手持式诱导击穿光谱仪的前端驱动电路，包括：

线性CCD图像传感器，用于线性CCD信号采集并输出光谱信号；

信号调理单元，与所述线性CCD图像传感器的光谱信号输出端电连接，将所述光谱信号进行信号调理；

高速串行ADC转换单元，与所述信号调理单元电连接，将调理后的光谱信号转换成数字信号输出；

光谱信号电平转换单元，与所述ADC转换单元电连接，将ADC转换单元输出的信号进行电平转换后传输至上位机；

逻辑控制信号电平转换单元，其输入端与上位机电连接，输出端电连接至所述线性CCD图像传感器，用于将上位机输出的逻辑控制信号进行电平转换后传输至所述线性CCD图像传感器，控制所述线性CCD图像传感器；

精准电压源电路，包括为所述线性CCD图像传感器和逻辑控制信号电平转换单元提供工作电源的7.5/4V精准电压源电路，为所述ADC转换单元和光谱信号电平转换单元提供工作电源的7.5/2.5V精准电压源电路，以及为所述信号调理单元提供参考电压的7.5/5V精准电压源电路。

作为优选的技术方案，所述线性CCD图像传感器是TCD1304。

作为优选的技术方案，所述信号调理单元包括第一运放和第二运放，所述线性CCD图像传感器的光谱信号输出端电连接至所述第一运放的同向输入端，所述第一运放的输出端短接至反相输入端，所述第一运放的输出端与第二运放的反相输入端电连接，所述7.5/5V精准电压源电路的输出端分别电连接至所述第一运放和第二运放的电源端以及第二运放的同向输入端。

作为优选的技术方案，所述信号调理单元包括双运放芯片ADA4896-2。

作为优选的技术方案，所述高速串行ADC转换单元包括模数转换芯片AD7983。

作为优选的技术方案，所述光谱信号电平转换单元包括电平转换芯片sn74avc4t774。

作为优选的技术方案，所述逻辑控制信号电平转换单元包括电平转换芯片TXB0104。

作为优选的技术方案，所述7.5/4V精准电压源电路包括精准电压源芯片ADR434。

作为优选的技术方案，所述7.5/2.5V精准电压源电路包括精准电压源芯片ADR431B。

作为优选的技术方案，所述7.5/5V精准电压源电路包括精准电压源芯片ADR435。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用了精准电压源电路，分别为各个电路单元提供了精准的工作电压，保证了线性CCD图像传感器信号采集的高精度；为信号调理电路提供了精准的参考电压，降噪效果明显，降低了信号被干扰的程度；使用了高速串行ADC转换单元，与传统的并行ADC转换模块相比，提高了数据转换的精度和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的原理框图；

图2是本实用新型实施例中线性CCD图像传感器和信号调理单元的电路原理图；

图3是本实用新型实施例中高速串行ADC转换单元和光谱信号电平转换单元的电路原理图；

图4是逻辑控制信号电平转换单元的电路原理图。

具体实施方式

如图1至图4共同所示，一种手持式诱导击穿光谱仪的前端驱动电路，包括：线性CCD图像传感器TCD1304，信号调理单元，高速串行ADC转换单元，光谱信号电平转换单元，逻辑控制信号电平转换单元，精准电压源电路。

精准电压源电路包括为线性CCD图像传感器和逻辑控制信号电平转换单元提供工作电源的7.5/4V精准电压源电路，为ADC转换单元和光谱信号电平转换单元提供工作电源的7.5/2.5V精准电压源电路，以及为信号调理单元提供参考电压的7.5/5V精准电压源电路，其中7.5/4V精准电压源电路采用精准电压源芯片ADR434作为电源芯片，将7.5V电压转换为4V。

7.5/2.5V精准电压源电路采用精准电压源芯片ADR431B作为电源芯片，将7.5V电压转换为2.5V。

7.5/5V精准电压源电路采用精准电压源芯片ADR435作为电源芯片，将7.5V电压转换为2.5V。

线性CCD图像传感器TCD1304，用于线性CCD信号采集并输出光谱信号。

信号调理单元与线性CCD图像传感器TCD1304的光谱信号输出端OS即引脚21电连接，将光谱信号进行信号调理。

信号调理单元采用双运放芯片ADA4896-2进行信号调理，包括第一运放IC1和第二运放IC2，线性CCD图像传感器的光谱信号输出端OS即引脚21电连接至第一运放IC1的同向输入端即ADA4896-2的引脚3，第一运放的输出端引脚1短接至反相输入端即引脚2，第一运放IC1的输出端引脚1与第二运放IC2的反相输入端引脚6电连接，7.5/5V精准电压源电路的输出端分别电连接至第一运放IC1和第二运放IC2的电源端即引脚8以及第二运放IC2的同向输入端即引脚5。

高速串行ADC转换单元采用模数转换芯片AD7983进行模数转换，第二运放IC2的输出端引脚7电连接至模数转换芯片AD7983的引脚3，模数转换芯片AD7983将调理后的光谱信号CCD转换成数字信号通过引脚6、7、8输出。

光谱信号电平转换单元采用电平转换芯片sn74avc4t774，电平转换芯片sn74avc4t774的引脚12、11、10与ADC转换单元即模数转换芯片AD7983的引脚6、7、8电连接，将ADC转换单元输出的信号进行电平转换后通过引脚1、2、3传输至上位机。

逻辑控制信号电平转换单元，用于将上位机输出的逻辑控制信号进行电平转换后传输至线性CCD图像传感器，来控制线性CCD图像传感器工作；逻辑控制信号电平转换单元采用电平转换芯片TXB0104，其输入端引脚A1、A2、A3与上位机电连接，输出端引脚B1、B2、B3电连接至线性CCD图像传感器TCD1304的引脚3、4、5。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。