技术领域
[0001] 本
发明涉及一种紫外光线
光谱特性的测量方法,属于光学测量技术领域。
背景技术
[0002] 紫外线
波长为10~400nm,根据波长的不同将紫外线划分为四个波段:UVA、UVB、UVC、UVD。
真空紫外线(UV-D),波长为100~200nm;短波紫外线(UV-C),波长为200~290nm;中波紫外线(UV-B),波长为290~320nm;长波紫外线(UV-A),波长为320~400nm。
[0003] 目前市场上的紫外光线光谱仪一般是采用
光电倍增管做为
传感器,其缺点是一次只能探测一个波长点的光谱数据,探测整个光谱区域的时间较长,不能满足瞬态宽光谱范围分析的需要,需要精密的机械光谱扫描装置与分光系统配合使用,才能完成光谱探测作用。
[0004] 另有紫外光线光谱仪采用棱镜法、光栅法测量紫外光线的光谱特性,其缺点是不同波长的紫外光线所经过的材质、路径上会有不同的衰减,测量时需要做不同的补偿。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于:针对某测量点
辐射紫外光线光谱特性的现有测量技术存在的
缺陷,提出一种全新的紫外光线光谱特性的测量方法。
[0006] 为了达到以上目的,本发明提供了一种紫外光线光谱特性的测量方法,该方法的装置包括紫外线传感器阵列、
信号调理
电路、信号采集电路、
微处理器、通信
接口电路、显示屏和电源电路,所述紫外线传感器阵列包括n组紫外线传感器,所述紫外线传感器的信号输出端与信号调理电路的信号输入端相连,所述信号调理电路的信号输出端与信号采集电路的采集输入端相连,所述信号采集电路的采集输出端与微处理器的I/O端口相连,所述微处理器的总线端口与显示屏相连,所述电源电路分别与紫外线传感器、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、
通信接口电路、显示屏相连,电源电路给整个电路提供
电能;所述紫外线传感器为具有特定发光波长的紫外发光
二极管;该方法包括以下步骤:第一步、对n组紫外
发光二极管按照1、2…i…n的顺序进行编号,并相应地将n组紫外发光二极管的特定发光波长标记为λ1、λ2、…λi…λ(n n、i均为正整数,且i<n);
第二步、每组紫外发光二极管采集波长小于或等于其特定发光波长的紫外光线后,输出相应大小的
电流值至信号调理电路的信号输入端;
第三步、信号调理电路对紫外发光二极管提供的信号进行放大处理,形成放大信号反馈到信号采集电路;
第四步、信号采集电路对信号调理电路提供的放大信号进行A/D转换,输出紫外线的辐照度值至微处理器;
第五步、微处理器对第i组紫外发光二极管采集的紫外线辐照度进行处理,获得第i组紫外发光二极管与相邻紫外发光二极管之间的紫外线光谱谱线,并将该紫外线光谱谱线发送至显示屏显示。
[0007] 上述结构中,信号调理电路为
运算放大器电路,采用
运算放大器电路能够实现微弱信号的放大处理,增强
数据采集的可靠性;信号采集电路为A/D转换电路。
[0008] 总之,本发明采用n组紫外线传感器,能对紫外光线照射到特定发光波长为λ1、λ2、……λn的紫外线发光二极管上的紫外线辐照度进行检测,将测得的相邻辐照度值两两相减即可得到发光波长λn-1与λn之间的紫外光辐照度(即光谱谱线),进而得到辐射紫外光线照射到紫外线传感器处的紫外光光谱谱线的特性,能够瞬态宽光谱范围分析辐射紫外光线照射到紫外线传感器处光谱谱线的特性。
[0009] 优选地,第二步中,所述紫外发光二极管对于波长大于其特定发光波长的紫外光线没有响应,只对波长小于或等于其特定发光波长的紫外光线有响应。
[0010] 优选地,所述紫外发光二极管的特定发光波长为200~400nm。
[0011] 进一步优选地,所述紫外发光二极管的特定发光波长符合如下要求:200nm≤λn<……<λ2<λ1≤400nm。
[0012] 优选地,第五步中,将第i组紫外发光二极管采集的紫外线辐照度减去第i+1组紫外发光二极管采集的紫外线辐照度,得到波长λi与λi+1之间的紫外线辐照度,进而得到紫外光线照射到紫外线传感器处的紫外光谱谱线。
[0013] 优选地,所述微处理器的I/O端口还与通信接口电路相连。
[0014] 进一步优选地,所述通信接口电路用以将下载的测试数据及相关
软件升级程序输送至微处理器。
[0015] 本发明的优点是:本发明采用特定发光波长的紫外发光二极管作为紫外线传感器,紫外线传感器有只对小于或等于特定发光波长的紫外光线有响应的特性 ,从而避免了使用
现有技术中紫外线
光电二极管配以滤光片的组合;同时采用n组紫外线传感器,并对辐射紫外光线照射到特定发光波长为λ1、λ2、……λn紫外线发光二极管上的紫外线辐照度进行检测,将测得的相邻辐照度值两两相减即为λn-1与λn之间的紫外光辐照度,进而得到辐射紫外光线照射到传感器处的紫外光谱谱线的特性,能够瞬态宽光谱范围分析紫外线传感器处的紫外光线光谱谱线的特性。
附图说明
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0017] 图1为本发明装置的电路示意图。
具体实施方式
[0018]
实施例1如图1所示,本实施例的紫外光线光谱特性测量装置,包括紫外线传感器阵列、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、通信接口电路、显示屏和电源电路。紫外线传感器阵列包括n组紫外线传感器,紫外线传感器为具有特定发光波长的紫外发光二极管,特定发光波长为200~400nm;紫外发光二极管的信号输出端与信号调理电路的信号输入端相连,信号调理电路的信号输出端与信号采集电路的采集输入端相连,信号采集电路的采集输出端与微处理器的I/O端口相连,微处理器的总线端口与显示屏相连,微处理器的I/O端口还与通信接口电路相连,电源电路分别与紫外线传感器、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、通信接口电路、显示屏相连,即电源电路给整个电路提供电能。
[0019] 微处理器采用设有A/D转换单元的
单片机C8051F410;信号调理电路为运算放大器电路,运算放大器电路由运算放大芯片OPA330及外围电路构成;信号采集电路为A/D转换电路;显示屏采用OLED显示屏,IIC接口,用于显示测得的紫外光谱谱线。整个电路以C8051F410单片机为核心控制部件,微处理器的通信端口可以下载测试数据及相关软件升级,利用紫外发光二极管作为辐射紫外光线采集的传感器。
[0020] 本实施例紫外光线光谱特性的测量方法,包括以下步骤:第一步、对n组紫外发光二极管按照1、2……n的顺序进行编号,并相应地将n组紫外发光二极管的特定发光波长标记为λ1、λ2、……λ(n n为正整数)。
[0021] 具体地讲,第1组紫外发光二极管的特定发光波长为λ(1 200nm≤λ1≤400nm),第1组紫外发光二极管对于大于波长λ1的辐射紫外光线没有响应,而小于或等于波长λ1的辐射紫外光线则有响应,即第1组紫外发光二极管只允许小于或等于该发光波长λ1的紫外光进入该紫外发光二极管的
PN结,从而输出相应大小的电流值便于后续电路采集应用。
[0022] 第2组紫外发光二极管的特定发光波长为λ(2 200nm≤λ2≤400nm),第2组紫外发光二极管对于大于波长λ2的辐射紫外光线没有响应,而小于或等于波长λ2的辐射紫外光线则有响应,即第2组紫外发光二极管只允许小于或等于该发光波长λ2的紫外光进入该紫外发光二极管的PN结,从而输出相应大小的电流值便于后续电路采集应用。
[0023] 第n组紫外发光二极管的特定发光波长为λ(n 200nm≤λn<……<λ2<λ1≤400nm),第n组紫外发光二极管对于大于波长λn的辐射紫外光线没有响应,而小于或等于波长λn的辐射紫外光线则有响应,即第n组紫外发光二极管只允许小于或等于该发光波长λn的紫外光进入该紫外发光二极管的PN结,从而输出相应大小的电流值便于后续电路采集应用。
[0024] 第二步、每组紫外发光二极管采集波长小于或等于其特定发光波长的紫外光线后,输出相应大小的电流值至信号调理电路的信号输入端。
[0025] 第三步、信号调理电路对紫外发光二极管提供的信号进行放大处理,形成放大信号反馈到信号采集电路。
[0026] 第四步、信号采集电路对信号调理电路提供的放大信号进行A/D转换,输出紫外线的辐照度值至微处理器。
[0027] 第五步、微处理器对第i组紫外发光二极管采集的紫外线辐照度进行处理,获得第i组紫外发光二极管与相邻紫外发光二极管之间的紫外线光谱谱线,并将该紫外线光谱谱线发送至显示屏显示。
[0028] 具体地讲,微处理器对特定发光波长为λ1紫外发光二极管测得的辐射紫外光辐照度进行处理,将测得的辐照度值减去微处理器对特定发光波长为λ2紫外发光二极管测得的辐射紫外光进行处理测量得到的辐照度值,即为测得的λ1与λ2之间的紫外光辐照度值(光谱谱线)。微处理器通过总线端口将结果推送至显示屏上,显示λ1与λ2之间的紫外光谱线。
[0029] 微处理器对特定发光波长为λn-1紫外发光二极管测得的辐射紫外光线辐照度进行处理,将测得的辐照度值减去微处理器对特定发光波长为λn紫外发光二极管测得的辐射紫外光进行处理测量得到的辐照度值,即为测得的λn-1与λn之间的紫外光辐照度(光谱谱线)。微处理器通过总线端口将结果推送至显示屏上,显示λn-1与λn之间的紫外光谱线。
[0030] 虽然特定发光波长为λn-1的紫外发光二极管与特定发光波长为λn的紫外发光二极管在紫外高频段对辐射紫外光线中低波长紫外光的响应会相应减小,甚至会略有不同,但是只要相邻的波长λn-1与λn越接近,紫外发光二极管各自对辐射紫外光中低波长紫外光的响应就越接近,误差可以忽略不计。
[0031] 本实施例的原理如下:当采用特定发光波长为λ的紫外发光二极管做为紫外线传感器时,该紫外线传感器有只响应波长小于或等于λ的紫外光线的特性,无需再配以滤光片滤除低频光线。当有光照时,携带
能量的
光子进入紫外发光二极管的PN结后,将能量传给共价键上的束缚
电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子---空穴对,称为光生载流子;光生载流子在反向
电压作用下参加漂移运动,使反向电流明显变大,且光的强度越大,反向电流也越大。如果在外电路上接上负载,负载上就获得了
电信号,而且这个电信号随着光强的变化而相应变化。本实施例采用n组紫外线传感器(n组阵列),对辐射紫外光线照射到特定发光波长为λn紫外发光二极管上的紫外线辐照度进行检测,将测得的相邻辐照度值两两相减,获得λi与λi+1之间的紫外光辐照度,即可得到辐射紫外光线照射到紫外光线传感器处的紫外光谱谱线的特性,能够瞬态宽光谱范围分析紫外光线光谱谱线的特性。
[0032] 除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。