CN110118766B - 手持式通用物质分析*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种手持式通用物质分析***，该***包括壳体、上盖、显示控制组件、激发光源模块、制动聚焦光谱探头和光谱分析模块，所述上盖和壳体相互配合连接形成有内部空腔，所述光谱分析模块和制动聚焦光谱探头分别固定于所述壳体内，所述激发光源模块可拆卸地安装于所述壳体内，所述显示控制组件固定设置于所述上盖的内侧；本发明通过将激发光源模块可拆卸地安装于壳体内，而将显示控制组件固定于上盖内侧,将制动聚焦光谱探头和光谱分析模块分别固定于壳体内，即对需要定期更换的激发光源采用模块化设计而对其它不需要定期更换的部件采用一体机固定化设计，从而保证整机的小型化又利于整机装配、批量生产、产品升级换代以及日后维修等。
Description
技术领域
本发明涉及通用物质分析仪器技术领域，具体涉及一种手持式通用物质分析***，该手持式通用物质分析***可广泛用于药品、食品、化妆以及环境污染等物质检验分析。
背景技术
拉曼光谱仪因其独有的特点而逐渐受到业界的青睐，这些特点包括拉曼光谱仪可以广泛应用于直接的、非破坏性、无需样品准备或者很少量的样品准备的材料检测情况。随着元器件水平的发展，许多原来只能限于实验室使用、体积庞大的台式拉曼光谱仪正逐步被设计成在线式、便携式和手持式拉曼光谱仪，以满足日益增多的现场检测需求，所以小型拉曼光谱仪式是目前发展迅速的分析仪器。
然而，现有手持式拉曼光谱仪的光学机械结构多采用将激发光源、探头和光谱分析等零部件一体机固定化设计，因此整机装配复杂、不利于大批量生产、也不利于产品升级换代以及日后维修；特别是其中的激发光源有一定的寿命需要定期更换，这类一体机设计固定化的设计对激发光源的定期更换带来了不便。
此外，常规的手持式拉曼光谱仪中的聚焦结构采用固定聚焦透镜，当激光功率较高时容易导致焦点处的被测物温度升高而引起受激光谱信号下降,或烧焦该焦点处的被测物而无法实现测量。
本发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种即能保证整机的小型化又利于整机装配、批量生产、产品升级换代以及日后维修的半模块化半一体机固定化的手持式通用便携物质分析***。
为了实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：
本发明提供一种手持式通用物质分析***，该手持式通用物质分析***包括壳体、上盖、显示控制组件、激发光源模块、制动聚焦光谱探头、光谱分析模块和密封圈，所述上盖和壳体相互配合连接形成有内部空腔，所述密封圈设置于所述上盖和壳体的连接处，所述光谱分析模块和制动聚焦光谱探头分别固定于所述壳体内，所述激发光源模块可拆卸地安装于所述壳体内，所述显示控制组件固定于所述上盖的内侧；所述激发光源模块用于输出激发光，所述制动聚焦光谱探头用于发射所述激发光至待检测物以及接收待检测物被激发而产生的光，所述光谱分析模块用于分析待检测物被激发而产生的光，所述显示控制组件用于控制所述激发光源模块的运行，同时所述显示控制组件还用于显示激发光的功率、激发光源模块的工作温度以及光谱分析模块的分析结果。
优选地，还包括固定设置于所述壳体内的反射镜，所述制动聚焦光谱探头包括收发模块和制动聚焦镜组件，所述收发模块和制动聚焦镜组件通过套筒连接，所述激发光源模块通过光纤与所述收发模块的激发光输入端相连，所述反射镜用于将制动聚焦光谱探头所接收的待检测物被激发而产生的光耦合进入所述光谱分析模块。
优选地，所述制动聚焦镜组件包括聚焦透镜、线圈骨架、线圈、弹簧片、聚焦透镜支架和磁铁，所述聚焦透镜支架设置为环形，所述磁铁设置于所述聚焦透镜支架的内壁，所述线圈骨架位于所述聚焦透镜支架的环内，所述聚焦透镜安装于所述线圈骨架内，所述线圈固定于所述线圈骨架的外表面，所述弹簧片的一端与所述聚焦透镜支架固定连接，所述弹簧片的另一端与所述线圈骨架固定连接。
优选地，还包括用于保护所述制动聚焦光谱探头的窗口支架和窗口，所述窗口支架安装于所述壳体的侧壁，所述窗口支架上开设有与所述聚焦透镜对应的出光孔，所述窗口固定于所述窗口支架的出光孔内。
优选地，所述制动聚焦镜组件包括镜筒和聚焦透镜，所述聚焦透镜固定安装于所述镜筒内，所述镜筒的一端通过套筒与所述收发模块连接，所述镜筒的另一端固定安装于所述壳体的侧壁。
优选地，还包括摄像头，所述摄像头安装于所述壳体的侧壁，并且所述摄像头与所述显示控制组件相连，所述摄像头用于拍摄记录被鉴别物质、使用者、设备仪器、以及分析或实验过程的图像，识读有关条码和二维码。
优选地，还包括数据存储模块，所述数据存储模块和所述显示控制组件相连，所述数据存储模块用于存储已测物质的光谱，该已测物质光谱用于与光谱分析模块的光谱分析结果作对比。
优选地，还包括通讯接口，所述通讯接口与所述显示控制组件相连，该手持式通用物质分析***通过所述通讯接口与终端连接。
优选地，所述显示控制组件包括显示屏、按键、显示屏电路板和电路主板，所述上盖开设有第一开口和第二开口，所述显示屏安装于所述第一开口，所述按键安装于所述第二开口，所述显示屏与所述显示屏电路板连接，所述电路主板分别与所述显示屏电路板、按键连接。
相比于现有技术，本发明通过将激发光源模块可拆卸地安装于壳体内，而将显示控制组件固定于上盖内侧、将制动聚焦光谱探头和光谱分析模块分别固定于壳体内，即对需要定期更换的激发光源采用模块化设计而对其他不需要定期更换的部件采用一体机固定化设计，从而保证整机的小型化又利于整机装配、批量生产、产品升级换代以及日后维修。
附图说明
图1为本发明实施例1的手持式通用物质分析***立体分解图；
图2为本发明实施例1的手持式通用物质分析***立体图
图3为本发明实施例1的制动聚焦光谱探头立体图；
图4为本发明实施例1的制动聚焦镜组件剖视图；
图5为本发明实施例1的制动聚焦镜组件立体图；
图6为本发明实施例1的手持式通用物质分析***结构框图；
图7为本发明实施例1的光谱分析模块结构示意图；
图8为本发明实施例2的手持式通用物质分析***立体图；
图中，1、壳体；11、电池安装槽；12、电池盖；13、电池；2、上盖；21、第一开口；22、第二开口；3、显示控制组件；31、显示屏；32、按键；33、显示屏电路板；34、电路主板；4、激发光源模块；41、激发光源电源；5、制动聚焦光谱探头；51、收发模块；52、制动聚焦镜组件；521、聚焦透镜；522、线圈骨架；523、线圈；524、弹簧片；525、聚焦透镜支架；526、磁铁；53、窗口支架；531、出光孔；54、窗口；6、光谱分析模块；61、狭缝；62、准直镜；63、平面光栅；64、聚焦镜；65、光电探测器；7、摄像头；8、数据存储模块；9、通讯接口；10、待检测物；20、密封圈；30、光纤；40、反射镜；50、套筒；60、镜筒。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1、图2所示，本发明实施例1提供一种手持式通用物质分析***，该手持式通用物质分析***包括壳体1、上盖2、显示控制组件3、激发光源模块4、制动聚焦光谱探头5、光谱分析模块6、反射镜40和激发光源电源41。其中，壳体1和上盖2配合连接形成有内部空腔，制动聚焦光谱探头5、光谱分析模块6和反射镜40分别固定于壳体1内，显示控制组件3固定设置于上盖2的内侧，激发光源模块4通过螺丝可拆卸地安装于壳体1内，激发光源电源41用于为激发光源模块4提供电能及控制该激发光源模块4的温度。同时激发光源模块4通过光纤30与制动聚焦光谱探头5的激发光输入端连接，显示控制组件3分别与激发光源模块4和光谱分析模块6相连，激发光源模块4用于输出激发光并通过该光纤30耦合进入制动聚焦光谱探头5，制动聚焦光谱探头5用于将该激发光发射至待检测物10以及接收被待检测物10被激发而产生的光，反射镜40用于将制动聚焦光谱探头5接收到的待检测物10被激发而产生的光反射耦合进入光谱分析模块6，光谱分析模块6用于分析待检测物10被激发而产生的光，显示控制组件3则用于控制激发光源模块4的运行，以及用于显示激发光的功率、激发光源模块4的工作温度以及光谱分析模块6的分析结果。
如图3所示，制动聚焦光谱探头5包括收发模块51和制动聚焦镜组件52。收发模块51的激发光输入端通过光纤30与激发光源模块4相连，收发模块51的激发光输出端通过套筒50与制动聚焦镜组件52相连。从而通过该收发模块51将激发光发射至待检测物10并可以通过该收发模块51接收待检测物10被激发而产生的光，制动聚焦镜组件52则用于对收发模块51发出的激发光进行聚焦。
如图4和图5所示，制动聚焦镜组件52包括聚焦透镜521、线圈骨架522、线圈523、弹簧片524、聚焦透镜支架525和磁铁526。其中，聚焦透镜支架525设置为环形结构，磁铁526采用永久磁铁。该磁铁526固定于聚焦透镜支架525的内壁，线圈骨架522位于该聚焦透镜支架525的环内，聚焦透镜521固定安装于线圈骨架522内，线圈523则设置于线圈骨架522的外表面，弹簧片524对应的也设计成环形结构，且弹簧片524的外端通过螺丝与聚焦透镜支架525连接，弹簧片524的内端与线圈骨架522固定连接。当该手持通用物质分析***在检测物质时，可以用一定的脉动电流驱动线圈523，使其在磁铁526产生的磁场中沿光轴的方向往返运动，以避免激光发聚焦导致焦点处的待测物温度升高而引起受激光谱信号下降或烧焦该焦点处的待测物而无法实现测量。
在本实施例中，弹簧片524设计成易于提供恢复形变弹性力的形状，如波纹状。且弹簧片524采用全封闭结构，从而可以有效地防漏光、防尘和防水等，以免外部的光漏进制动聚焦光谱探头5而增加探测噪声，同时还可以避免制动聚焦光谱探头5内部元器件受污染。
为了防止聚焦透镜521受到灰尘的污染，制动聚焦光谱探头5由窗口支架53和窗口54保护，窗口支架53安装于壳体1的侧壁，并且窗口支架53上开设有与聚焦透镜521对应的出光孔531，使收发模块51发射的激发光可以依次经聚焦透镜521、出光孔531射出。而窗口54通过粘接或螺纹连接等固定于窗口支架53的出光孔531内。
如图6所示，该手持式通用物质分析***还包括摄像头7、数据存储模块8和通讯接口9，显示控制组件3分别与摄像头7、数据存储模块8和通讯接口9相连。摄像头7安装于壳体1的侧壁，用于拍摄记录被鉴别物质、使用者、设备仪器、以及分析或实验过程的图像，识读有关条码和二维码等，以便于归档、分析实验和举证之用。而数据存储模块8用于存储已测物质的光谱，该已测物质光谱可以用于与谱分析模块6的光谱分析结果作对比，用户也可以根据使用情况自行添加其他光谱数据存储于该数据存储模块8。通讯接口9则用于与终端连接，如服务器，智能手机或其他外部设备，从而将有关数据传输给终端。通讯接口9可以通过有线或无线的方式与终端连接，例如通过网线、导线、蓝牙或无线联网技术(WIFI)实现连接。
如图7所示，光谱分析模块6采用交叉型切尼－特纳(Czerny-Turner)结构，该光谱分析模块6包括狭缝61、准直镜62、平面光栅63、聚焦镜64和光电探测器65。待检测物10被激发而产生的光线由制动聚焦光谱探头5接收，并由反射镜40反射耦合进入狭缝61，准直镜62设置于狭缝61的出射光路上，用于将狭缝61射出的光线准直后射出。平面光栅63设置于准直镜62的出射光路上，用于将准直镜62准直后出射的光线进行衍射。聚焦镜64设置于平面光栅63的出射光路上，用于将平面光栅63衍射后出射的光谱聚焦成像于光电探测器65，进而完成对待检测物10的分析工作。
显示控制组件3包括显示屏31、按键32、显示屏电路板33和电路主板34。在上盖2上开设有第一开口21和第二开口22。其中，显示屏31安装于第一开口21，按键32安装于第二开口22，通讯接口9设置于电路主板34，显示屏31与显示屏电路板33连接，电路主板34分别与显示屏电路板33和按键32连接。并且该电路主板34上设置有微处理器、光源电路、录像电路和电源管理电路，从而通过该电路主板34接收按键32的输入信号，控制显示屏31显示各参数数据及控制摄像头7、激发光源模块4等的工作。
为了使壳体1与上盖2可以密封连接，还设置有密封圈20，该密封圈20设置于壳体1与上盖2的连接处。
另外，本发明还设置有用于为该手持通用物质分析***提供电能的电池13及电池安装槽11和电池盖12。电池安装槽11设置于壳体1上，电池13安装于该电池安装槽11内，电池盖12盖合于该电池安装槽11。而在该壳体1上还设置有电源插头，当电池13为可充电电池时，该电源插头可以用于为该可充电电池充电或为该手持式通用物质分析***直接提供电能。
在本实施例中，激发光源模块4采用激光器，制动聚焦光谱探头5为拉曼光谱探头，因此该手持式通用物质分析***为拉曼光谱分析***。而在其他实施例中，激发光源模块4采用紫外光源，制动聚焦光谱探头5为荧光光谱探头，因此手持式通用物质分析***为荧光光谱分析***。
实施例2
如图8所示，本发明本实施例2的手持式通用物质分析***的结构与实施例1的基本相同，其区别仅在于，本实施例的聚焦镜组件包括镜筒60的聚焦透镜521，聚焦透镜521固定安装于镜筒60内，镜筒60的一端通过套筒50与收发模块51连接，镜筒60的另一端固定安装于壳体1的侧壁。即在实施例2中聚焦镜的位置是固定不变的、不可移动的。该实施例的手持式通用物质分析***适用于焦点处的待测物不宜被烧焦的测量场合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种手持式通用物质分析***，其特征在于，包括壳体、上盖、显示控制组件、激发光源模块、制动聚焦光谱探头、光谱分析模块、密封圈、反射镜和摄像头，所述上盖和壳体相互配合连接形成有内部空腔，所述密封圈设置于所述上盖和壳体的连接处，所述光谱分析模块、制动聚焦光谱探头和反射镜分别固定于所述壳体内，所述激发光源模块可拆卸地安装于所述壳体内，所述显示控制组件固定于所述上盖的内侧；所述激发光源模块用于输出激发光，所述制动聚焦光谱探头用于发射所述激发光至待检测物以及接收待检测物被激发而产生的光，所述光谱分析模块用于分析待检测物被激发而产生的光，所述显示控制组件用于控制所述激发光源模块的运行，同时所述显示控制组件还用于显示激发光的功率、激发光源模块的工作温度以及光谱分析模块的分析结果；
所述制动聚焦光谱探头包括收发模块和制动聚焦镜组件，所述收发模块和制动聚焦镜组件通过套筒连接，所述激发光源模块通过光纤与所述收发模块的激发光输入端相连，所述反射镜用于将制动聚焦光谱探头所接收的待检测物被激发而产生的光耦合进入所述光谱分析模块；
所述制动聚焦镜组件包括聚焦透镜、线圈骨架、线圈、弹簧片、聚焦透镜支架和磁铁，所述聚焦透镜支架设置为环形，所述磁铁设置于所述聚焦透镜支架的内壁，所述线圈骨架位于所述聚焦透镜支架的环内，所述聚焦透镜安装于所述线圈骨架内，所述线圈固定于所述线圈骨架的外表面，所述弹簧片的一端与所述聚焦透镜支架固定连接，所述弹簧片的另一端与所述线圈骨架固定连接；
所述摄像头安装于所述壳体的侧壁，并且所述摄像头与所述显示控制组件相连，所述摄像头用于拍摄记录被鉴别物质、使用者、设备仪器、以及分析或实验过程的图像，识读有关条码和二维码。
2.根据权利要求1所述的手持式通用物质分析***，其特征在于，还包括用于保护所述制动聚焦光谱探头的窗口支架和窗口，所述窗口支架安装于所述壳体的侧壁，所述窗口支架上开设有与所述聚焦透镜对应的出光孔，所述窗口固定于所述窗口支架的出光孔内。
3.根据权利要求1所述的手持式通用物质分析***，其特征在于，还包括数据存储模块，所述数据存储模块和所述显示控制组件相连，所述数据存储模块用于存储已测物质的光谱，该已测物质的光谱用于与光谱分析模块的光谱分析结果作对比。
4.根据权利要求1所述的手持式通用物质分析***，其特征在于，还包括通讯接口，所述通讯接口与所述显示控制组件相连，该手持式通用物质分析***通过所述通讯接口与终端连接。
5.根据权利要求1所述的手持式通用物质分析***，其特征在于，所述显示控制组件包括显示屏、按键、显示屏电路板和电路主板，所述上盖开设有第一开口和第二开口，所述显示屏安装于所述第一开口，所述按键安装于所述第二开口，所述显示屏与所述显示屏电路板连接，所述电路主板分别与所述显示屏电路板、按键连接。
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