专利名称：多波长多光源漫反射式比色装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光电检测领域，具体涉及一种多波长多光源漫反射式比色装置。
背景技术：
目前国内外用于作物营养诊断的技术主要有多种外观诊断、叶色卡诊断、叶绿素诊断仪诊断、冠层色彩诊断、遥感诊断、化学诊断等。前两种都是定性诊断，叶绿素诊断仪则是通过两种波长下叶片透光度的比较来得到一个相对值(SPAD)，并不能测定叶绿素的真实含量，且测值变异度非常大，要数十次的测量才能有指导意义，且有些作物的测值与作物硝酸盐含量不相关；遥感技术与冠层彩色诊断技术受土壤背景、阳光角度、空气折射率、风速、 冠层结构影响较大，目前尚处研究阶段；化学诊断法是较为成熟的方法，目前有实验室分析法、田间现场试纸速测法两类，前者周期长、成本高，后者则有目视定性、和仪器定量两种方法。目前国内使用的进口反射式硝酸盐测试仪即属于后者。漫反射比色是漫反射光谱分析技术与光电比色技术的结合。它可以采用发光二极管或滤光片，也可以采用光栅分光技术取得单色光；用于可见光或近红外的漫反射比色； 可以实现非破坏性检验，提高检验效率。当前使用较广泛的是用于试纸的定量化检测，兼具试纸检测的便捷快速和比色仪定量测定的优势。目前国内外见到的主要是是德国Merck公司的RQflex反射仪。它是一个双波长二光路的可见光反射式比色仪。从国内使用情况反映出其测试精度约达10%左右，其试纸由merck公司专供，其它试纸不被接受。其结构不能排除试纸和环境变化带来的误差。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种检测精度高、重现性好且便于携带的多波长多光源漫反射式比色装置。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是设计一种多波长多光源漫反射式比色装置，包括光路结构、光电检测电路、壳体， 其特征在于，所述光路结构包括由不透光材料制成的基座平台、中盖和顶盖，所述中盖和顶盖的一端活动连接在基座平台上，在所述基座平台上至少设置有检测窗口，检测窗口由相应的光通道对应至少两个不同波长的单色光源，且在检测窗口的下方设置有光电传感器， 在所述中盖上开设有对应所述检测窗口的条形狭缝，在所述顶盖的内侧设置有可嵌合于所述狭缝中的条形凸台，该凸台底面上匹配地设置有可更换反射板；所述光电检测电路包括微控制器单元、数据采集单元、恒流控制单、显示单元、输入单元，所述数据采集单元接收来自光路结构中光电传感器产生的模拟信号并进行A/D转换后传递给微控制器单元进行处理，所述恒流控制单元根据微控制器单元发出的信号为所述光路结构中的单色光源恒流供电，所述显示单元、输入单元均由微控制器单元控制，完成相应的信息显示与信息输入任务。单色光源可采用LED冷光源，常用的波长有940nm、550nm,660nm,可根据待测物成分任意选择等。所述条形狭缝的宽度与通用试纸的宽度相近；所述光电传感器为RGB230、 optlOl、spd34s、TLS245 中任意一种。所述光源的入射光线与可更换反射板呈45 60°角设置，以保证漫反射的检测灵敏度。所述光电检测电路中还包括串口通讯电路，以实现微控制器单元与外置设备的串 □通讯。所述光电检测电路中还包括蜂鸣器电路，由微控制器单元控制完成按键反馈响应与提示及电路告警、设置时间提示的任务。所述光电检测电路中还包括时钟电路，由微控制器单元控制完成测试日期、时间实时记录任务。所述反射式作物营养诊断装置设有内置电源。所述光电检测电路中还包括电源控制电路，其根据微控制器单元的指令完成内置电源与外接电源的切换、充电检测、稳压控制。可使用双电源控制，交流适配器外接电源和内置锂电电源，可实现在线充电。所述微控制器单元为MSP430F2XX系列、51系列单片机、AVR单片机、PIC单片机中的任意一种。本实用新型具有积极有益的效果1.采用可见或近红外三种波长光源，三波长双光路设计，实现漫反射率的定量检测，增加一个参照波长以最大限度地减少测试误差；采用近光源空间定向反射屏蔽技术而不是用积分球技术提高测试精度。并同时预留有双波长比色法或三波长比色的光源和光路通道，以用于减少某些检测项目遇到的非测定成分的干扰；本装置使测试的重现性有明显提高；给各种试纸快速检测方法由定性或半定量变成为定量检测提供了技术手段；解决了目视比色在可见光区两端的视觉迟钝问题，大大提高试纸检测的精度；该装置还可用来测定固体和粉末状材料的特定成分。2.光路结构简单，使用方便，不需要安装复杂的透镜结构，成本低，易于安装。光路结构整体光路屏蔽好，干扰小。4.可更换反射板设计，减小使用中污染带来的测试误差。5.本装置结构简单，体积小，重量轻，便于携带，特别适用于现场快速测定使用。6.本多波长多光源漫反射式比色装置可集(拓展)植株营养、叶绿素、有毒有害物质测量于一体。

图1为一种多波长多光源漫反射式比色装置的内部结构示意图；图2为一种光路结构的立体结构示意图之一；图3为一种光路结构的立体结构示意图之二 ；图4为图1中光路结构的仰视图；图5为图1中光路结构的侧视图；图6为图1中光路结构的前视图；[0028]图7为一种多波长多光源漫反射式比色装置的电路原理图；图8为一种多波长多光源漫反射式比色装置的微控制器电路图；图9为一种多波长多光源漫反射式比色装置的光源控制电路；图10为一种多波长多光源漫反射式比色装置的传感器及数据采集电路；图11为一种多波长多光源漫反射式比色装置的蜂鸣器电路图；图12为一种多波长多光源漫反射式比色装置的恒流光源电路图；图13为一种多波长多光源漫反射式比色装置的时钟电路；图14为一种多波长多光源漫反射式比色装置的电源管理电路；图中，1为顶盖，2为中盖，3为条形狭缝，4为基座平台，5为可更换反射板，6为条形凸台，7为检测窗口，8为检测窗口，9、10为单色发光二极管，11、12为光电传感器，13、14、 15、16为单色发光二极管，17为光路结构，18为传感器与光源电路板，19为通讯串口，20为适配器输入，21为电源开关，22为主控电路板，23为锂电池，24为壳体。
具体实施方式
实施例1 一种多波长多光源漫反射式比色装置，参见图1 14，包括光路结构17、 光电检测电路、壳体24，所述光路结构包括由不透光材料制成的基座平台4、和顶盖1，所述中盖2和顶盖1的一端均活动连接在基座平台4上，在所述基座平台4上设置有两个检测窗口 7、8，每个检测窗口由相应的光通道对应三个不同波长(940nm、550nm、660nm)的单色光源(发光二极管)，且在两个检测窗口 7、8的下方分别设置有对应的光电传感器11、12 ； 在所述中盖2上开设有对应所述检测窗口 7、8的条形狭缝3 ；在所述顶盖1的内侧设置有可嵌合于所述狭缝3中的条形凸台6，该凸台6底面上匹配地设置有可更换反射板5 ；所述光源(发光二极管)的入射光线与可更换反射板5呈45°角设置，以保证漫反射的检测灵敏度；所述光电检测电路包括MSP430微控制器、数据采集单元、恒流控制单、显示单元、输入单元、串口通讯电路、蜂鸣器电路、时钟电路、电源控制电路，所述数据采集单元接收来自光路结构中光电传感器产生的模拟信号并进行A/D转换后传递给微控制器单元进行处理(参见图10)，所述恒流控制单元根据微控制器单元发出的信号为所述光路结构中的单色光源恒流供电(参见图9、图12)，所述显示单元、输入单元均由微控制器单元控制，完成相应的信息显示与信息输入任务；所述串口通讯电路由TO组成，将微控制器U4的通讯电平转换为标准的232接口，以实现微控制器单元与外置设备的串口通讯，或联接打印机；所述蜂鸣器电路由MOS管Q15与Q20实现对蜂鸣器BZ的控制，由微控制器单元控制完成按键反馈响应与提示及电路告警、设置时间提示的任务(参见图11)；所述专用时钟电路U6与外部晶振器件组成，由微控制器单元控制完成测试日期、时间实时记录任务(参见图13)；所述反射式作物营养诊断装置设有内置电源23，有完善的电源管理，可实现充电、放电、过流、过压保护；所述电源控制电路提供3路稳压电源，U15与周边器件组成3V稳压输出，U12与周边器件组成4. 7V稳压输出，提供锂电池的电源管理，Ull与L2、DlO组成电源变换，向恒流光源单元提供电源(参见图14)。其根据微控制器单元的指令完成内置电源与外接电源的切换、 充电检测、稳压控制。可使用双电源控制，交流适配器外接电源和内置锂电电源，可实现在线充电。上述装置体积小，重量轻，便于携带，操作简便，检测时间较常规缩短1小时以上而比较适合田间地头和基层工作使用。检测试纸条结合反射仪来检测物质的含量，量化了直接用试纸条来检测的结果，能更好地为各监管部门提供服务。
权利要求1.一种多波长多光源漫反射式比色装置，包括光路结构、光电检测电路、壳体，其特征在于，所述光路结构包括由不透光材料制成的基座平台、中盖和顶盖，所述中盖和顶盖的一端活动连接在基座平台上，在所述基座平台上设置有检测窗口，所述检测窗口由相应的光通道对应至少两个不同波长的单色光源，且在所述检测窗口的下方设置有光电传感器，在所述中盖上开设有对应所述检测窗口的条形狭缝，在所述顶盖的内侧设置有可嵌合于所述狭缝中的条形凸台，该凸台底面上匹配地设置有可更换反射板；所述光电检测电路包括微控制器单元、数据采集单元、恒流控制单元、显示单元、输入单元，所述数据采集单元接收来自光路结构中光电传感器产生的模拟信号并进行A/D转换后传递给微控制器单元进行处理，所述恒流控制单元根据微控制器单元发出的信号为所述光路结构中的单色光源恒流供电，所述显示单元、输入单元均由微控制器单元控制，完成相应的信息显示与信息输入任务。
2.根据权利要求1所述多波长多光源漫反射式比色装置，其特征在于，所述条形狭缝的宽度与通用试纸的宽度相匹配；所述光电传感器为RGB230、optl01、Spd34S、TLS245中的任意一种。
3.根据权利要求1所述多波长多光源漫反射式比色装置，其特征在于，所述光源的入射光线与可更换反射板呈45 60°角设置。
4.根据权利要求1所述多波长多光源漫反射式比色装置，其特征在于，所述光电检测电路中还包括串口通讯电路，以实现微控制器单元与外置设备的串口通讯。
5.根据权利要求1所述多波长多光源漫反射式比色装置，其特征在于，所述光电检测电路中还包括蜂鸣器电路，由微控制器单元控制完成按键反馈响应与提示及电路告警、设置时间提示的任务。
6.根据权利要求1所述多波长多光源漫反射式比色装置，其特征在于，所述光电检测电路中还包括时钟电路，由微控制器单元控制完成测试日期、时间实时记录任务。
7.根据权利要求1所述多波长多光源漫反射式比色装置，其特征在于，装置设有内置电源。
8.根据权利要求1所述多波长多光源漫反射式比色装置，其特征在于，所述光电检测电路中还包括电源控制电路，其根据微控制器单元的指令完成内置电源与外接电源的切换、充电检测、稳压控制。
9.根据权利要求1所述多波长多光源漫反射式比色装置，其特征在于，所述微控制器单元为MSP430F2XX系列、51系列单片机、AVR单片机、PIC单片机中的任意一种。
专利摘要本实用新型涉及多波长多光源漫反射式比色装置。该装置光路结构、光电检测电路、壳体，光电检测电路包括微控制器单元、数据采集单元、恒流控制单、显示单元、输入单元，其包括基座平台、活动连接于平台的中盖和顶盖，基座平台上设有检测窗口，检测窗口由相应的光通道对应有不同波长的单色光源，检测窗口的下方设有光电传感器；中盖上设有与检测窗口对应的条形狭缝；顶盖内侧设有可嵌合于狭缝中的凸台，该凸台底面上匹配地设置有可更换反射板。本实用新型光路结构简单，无复杂的透镜结构，成本低，易于安装；光路结构整体光路屏蔽好，干扰小，测试误差小装置整体结构简单，体积小，重量轻，便于携带，使用方便，适用于现场快速测定。
文档编号G01N21/27GK202101930SQ20112002494
公开日2012年1月4日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者吴建中, 杨张青, 段铁城, 胡小宁, 苏伟波, 衡利沙, 闫万峰 申请人:河南农大迅捷测试技术有限公司