一種調節信號強度的方法及設備的製作方法
2023-05-07 18:27:11 3
專利名稱：一種調節信號強度的方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及光學儀器領域，更具體的說，是涉及一種用於紫外近紅外分光光度計 中的調節信號強度的方法及自動增益和自動狹縫伺服一體化系統。
背景技術：
紫外近紅外分光光度計的波長掃描範圍為175-3300nm，在860-3300nm的近紅外 區由於該分光光度計使用雙單色器，且光程較長，光源所發出光譜在近紅波段能量差別較 大，再加上硫化鉛接收器在該範圍內靈敏度也不均勻，為使較高能量處和較低能量處均能 得到較為理想的吸光度譜線，因此就需要對儀器的總體靈敏度進行實時補償。傳統的單純 自動增益補償方式存在著很大的局限性，增益過大會使得信號增強的同時噪聲顯著增大， 信噪比降低；而增益過低，後級系統引入噪聲明顯增多，同樣降低信噪比。
發明內容
本發明是為了克服現有技術中的不足之處，提供一種通過增益自動調整和狹縫自 動調整相配合來實現調節信號強度，使全譜段均有較高的信噪比的調節信號強度的方法。本發明的另一個目的是提供一種調節信號強度的方法所使用的自動增益和自動 狹縫伺服一體化系統。本發明通過下述技術方案實現一種信號強度的調節方法，其特徵在於，包括下述步驟(1)將狹縫設定在用戶需要的光譜帶寬位置；(2)將自動增益調整系統的增益調整範圍設定為1-100 ；(3)自動增益調整系統檢測光接收器當前接收的能量值，經放大後送到調節控制 器，調節控制器判斷如果能量值低於或高於設定的閾值，則輸出控制指令給自動增益調整 系統改變總體增益值，直到轉換後的能量達到閾值標準；(4)如果增益達到了最大值時，轉換後的能量不能達到閾值標準，則信號強度調整 控制器輸出控制指令控制狹縫伺服電機帶動狹縫打開，直到轉換後的能量達到閾值標準。一種信號強度的調節方法所使用的自動增益和自動狹縫伺服一體化系統，包括光 路、光接收器、自動增益調整系統、放大電路、調節控制器，所述光路、光接收器依次設置，所 述光接收器的輸出端與自動增益調整系統的信號輸入端連接，所述自動增益調整系統的信 號輸出端與放大電路的信號輸入端連接，所述放大電路的信號輸出端與調節控制器的信號 輸入端連接，所述調節控制器的增益控制信號輸出端與所述自動增益調整系統的控制信號 輸入端連接，其特徵在於，所述光路中的狹縫機構包括狹縫板，所述狹縫板上通過轉動軸連 接有調節板，所述調節板的一端與凸輪配合轉動，所述凸輪與步進電機的輸出軸連接，所述 狹縫板上並列設置有光入口、光出入口和光出口，上縫片架上設置有與光入口對應的第一 入口縫片、與光出入口對應的第一中間縫片、與光出口對應的第一出口縫片，下縫片架上設 置有與光入口對應的第二入口縫片、與光出入口對應的第二中間縫片、與光出口對應的第二出口縫片，所述第一入口縫片和第二入口縫片配合形成入射狹縫，所述第一中間縫片和 第二中間縫片配合形成中間狹縫，所述第一出口縫片與第二出口縫片配合形成出射狹縫， 所述入射狹縫和出射狹縫寬度相同，所述中間狹縫的寬度大於所述入射狹縫和出射狹縫的 寬度，所述上縫片架和下縫片架分別與所述調節板固定連接，所述凸輪與狹縫伺服電機的 輸出軸連接，所述調節控制器的狹縫控制信號輸出端與狹縫伺服電機的控制信號輸入端連 接。在狹縫板上固定有支架，上縫片架彈片一端與上縫片架連接，另一端與所述支架 連接，下縫片架彈片一端與下縫片架連接，另一端與所述支架連接，上蓋與所述支架連接。所述調節板上固定有連接板，所述連接板上與所述凸輪相應的位置安裝有軸承。本發明具有下述技術效果本發明的方法通過自動增益與自動狹縫伺服的結合調整信號的強度，能夠將全譜 段能量範圍均落在給定的閾值範圍內，以達到全譜段均有較高的信噪比，調節範圍寬，適應 性強，信噪比高。本發明的設備中，狹縫機構為自動伺服形式，結構簡單，調整方便。
圖1為本發明自動增益和自動狹縫伺服一體化系統原理圖；圖2為本發明中狹縫機構的示意圖；圖3為狹縫機構去掉後蓋的後視圖；圖4為狹縫機構的剖視圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明詳細說明。本發明信號強度的調節方法包括下述步驟(1)將狹縫設定在用戶需要的光譜帶寬位置。(2)將自動增益調整系統的增益調整範圍設定為1-100。(3)自動增益調整系統檢測光接收器當前接收的能量值，經放大後送到調節控制 器，調節控制器判斷如果能量值低於或高於設定的閾值，則輸出控制指令給自動增益調整 系統改變總體增益值，直到轉換後的能量達到閾值標準。(4)如果增益達到了最大值時，轉換後的能量不能達到閾值標準，則信號強度調整 控制器輸出控制指令控制狹縫伺服電機帶動狹縫打開，直到轉換後的能量達到閾值標準。本發明自動增益和自動狹縫伺服一體化系統原理圖如圖1所示，包括光路、光接 收器、自動增益調整系統、放大電路、調節控制器，所述光路、光接收器依次設置，所述光接 收器的輸出端與自動增益調整系統的信號輸入端連接，所述自動增益調整系統的信號輸出 端與放大電路的信號輸入端連接，所述放大電路的信號輸出端與調節控制器的信號輸入端 連接，所述調節控制器的增益控制信號輸出端與所述自動增益調整系統的控制信號輸入端 連接，所述光路中的狹縫機構的示意圖如圖2至圖4所示，包括狹縫板2，狹縫板2上通過轉 動軸7連接有調節板8，調節板8的一端與凸輪1配合轉動，凸輪1與步進電機12的輸出軸 連接。狹縫板2上並列設置有光入口 5、光出入口 4和光出口 3，上縫片架21上設置有與光入口 5對應的第一入口縫片13、與光出入口 4對應的第一中間縫片15、與光出口 3對應的 第一出口縫片17，下縫片架23上設置有與光入口 5對應的第二入口縫片14、與光出入口 4 對應的第二中間縫片16、與光出口 3對應的第二出口縫片18，第一入口縫片13和第二入口 縫片14配合形成入射狹縫，第一中間縫片15和第二中間縫片16配合形成中間狹縫，第一 出口縫片17與第二出口縫片18配合形成出射狹縫。其中，入射狹縫和出射狹縫寬度相同， 中間狹縫的寬度大於入射狹縫和出射狹縫的寬度。上縫片架21通過銷釘6與調節板8連 接，下縫片架23通過銷釘9與調節板8連接。所述凸輪與狹縫伺服電機的輸出軸連接，所 述調節控制器的狹縫控制信號輸出端與狹縫伺服電機的控制信號輸入端連接。為了減少凸輪的摩擦，在調節板8上固定有連接板11，連接板11上與凸輪1相應 的位置安裝有軸承10。為了使軸承與凸輪保持緊密接觸，在狹縫板2上固定有支架22，上縫片架彈片20 一端與上縫片架21連接，另一端與支架22連接。下縫片架彈片19 一端與下縫片架23連 接，另一端與支架22連接，上蓋M與支架22連接。首先將狹縫設定在用戶需要的光譜帶寬位置(由於狹縫寬度影響光譜帶寬因此 增益伺服可以滿足能量要求的情況下應儘量不改變狹縫位置)，然後通過採樣檢測當前接 收到的能量值，由MCU判斷如果能量值低於或高於設定的閾值，則信號強度調整控制器向 AD5290發出指令改變數字電位器的阻值，AD5290是一個反比例放大器的反饋電阻，通過調 節這個電阻就可以改變增益調整系統的總體增益值，直到轉換後的能量值達到閾值標準， 但需要指出的是增益調整系統的增益範圍不能夠無限增加，增益過高會使得接收器噪聲也 同樣得到了相應的增益而使信噪比降低，直至無法檢出能量信號，我們給定的增益調整範 圍是1-100，當增益達到了最大值時能量仍無不能滿足需要，這時信號強度調整控制器會向 狹縫伺服系統發出指令由狹縫電機帶動狹縫適當打開以提高能量。最終將全譜段能量範圍 均落在給定的閾值範圍內，以達到全譜段均有較高的信噪比。狹縫調整的過程為狹縫電機帶動凸輪轉動，凸輪帶動調節板以轉動軸7為軸轉 動，從而帶動上縫片架和下縫片架移動，上縫片架上的第一入口縫片、第一中間縫片、第一 出口縫片與下縫片架上的第二入口縫片、第二中間縫片、第二出口縫片分別向相反的反向 移動，從而調節相應狹縫寬度變小或變大。中間狹縫既作為第一個單色器的出口狹縫，又作 為第二個單色器的入口狹縫。
權利要求
1.一種信號強度的調節方法，其特徵在於，包括下述步驟(1)將狹縫設定在用戶需要的光譜帶寬位置；(2)將自動增益調整系統的增益調整範圍設定為1-100；(3)自動增益調整系統檢測光接收器當前接收的能量值，經放大後送到調節控制器，調 節控制器判斷如果能量值低於或高於設定的閾值，則輸出控制指令給自動增益調整系統改 變總體增益值，直到轉換後的能量達到閾值標準；(4)如果增益達到了最大值時，轉換後的能量不能達到閾值標準，則信號強度調整控制 器輸出控制指令控制狹縫伺服電機帶動狹縫打開，直到轉換後的能量達到閾值標準。
2.—種權利要求1所述的信號強度的調節方法所使用的自動增益和自動狹縫伺服一 體化系統，包括光路、光接收器、自動增益調整系統、放大電路、調節控制器，所述光路、光接 收器依次設置，所述光接收器的輸出端與自動增益調整系統的信號輸入端連接，所述自動 增益調整系統的信號輸出端與放大電路的信號輸入端連接，所述放大電路的信號輸出端與 調節控制器的信號輸入端連接，所述調節控制器的增益控制信號輸出端與所述自動增益調 整系統的控制信號輸入端連接，其特徵在於，所述光路中的狹縫機構包括狹縫板，所述狹縫 板上通過轉動軸連接有調節板，所述調節板的一端與凸輪配合轉動，所述凸輪與步進電機 的輸出軸連接，所述狹縫板上並列設置有光入口、光出入口和光出口，上縫片架上設置有與 光入口對應的第一入口縫片、與光出入口對應的第一中間縫片、與光出口對應的第一出口 縫片，下縫片架上設置有與光入口對應的第二入口縫片、與光出入口對應的第二中間縫片、 與光出口對應的第二出口縫片，所述第一入口縫片和第二入口縫片配合形成入射狹縫，所 述第一中間縫片和第二中間縫片配合形成中間狹縫，所述第一出口縫片與第二出口縫片配 合形成出射狹縫，所述入射狹縫和出射狹縫寬度相同，所述中間狹縫的寬度大於所述入射 狹縫和出射狹縫的寬度，所述上縫片架和下縫片架分別與所述調節板固定連接，所述凸輪 與狹縫伺服電機的輸出軸連接，所述調節控制器的狹縫控制信號輸出端與狹縫伺服電機的 控制信號輸入端連接。
3.根據權利要求2所述的自動增益和自動狹縫伺服一體化系統，其特徵在於，在狹縫 板上固定有支架，上縫片架彈片一端與上縫片架連接，另一端與所述支架連接，下縫片架彈 片一端與下縫片架連接，另一端與所述支架連接，上蓋與所述支架連接。
4.根據權利要求2所述的自動增益和自動狹縫伺服一體化系統，其特徵在於，所述調 節板上固定有連接板，所述連接板上與所述凸輪相應的位置安裝有軸承。
全文摘要
本發明公開了一種調節信號強度的方法及設備，旨在提供一種通過增益自動調整和狹縫自動調整相配合來實現調節信號強度，使全譜段均有較高的信噪比的調節信號強度的方法及設備。將狹縫設定在用戶需要的光譜帶寬位置；將自動增益調整系統的增益調整範圍設定為1-100；自動增益調整系統檢測光接收器當前接收的能量值，經放大後送到調節控制器，調節控制器判斷如果能量值低於或高於設定的閾值，則輸出控制指令給自動增益調整系統改變總體增益值，直到轉換後的能量達到閾值標準；如果增益達到了最大值時，轉換後的能量不能達到閾值標準，則信號強度調整控制器輸出控制指令控制狹縫伺服電機帶動狹縫打開，直到轉換後的能量達到閾值標準。
文檔編號G01J3/04GK102109377SQ20091031212
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月23日 優先權日2009年12月23日
發明者常敬 申請人:天津市拓普儀器有限公司