专利名称：一种调节信号强度的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学仪器领域，更具体的说，是涉及一种用于紫外近红外分光光度计 中的调节信号强度的方法及自动增益和自动狭缝伺服一体化系统。
背景技术：
紫外近红外分光光度计的波长扫描范围为175-3300nm，在860-3300nm的近红外 区由于该分光光度计使用双单色器，且光程较长，光源所发出光谱在近红波段能量差别较 大，再加上硫化铅接收器在该范围内灵敏度也不均勻，为使较高能量处和较低能量处均能 得到较为理想的吸光度谱线，因此就需要对仪器的总体灵敏度进行实时补偿。传统的单纯 自动增益补偿方式存在着很大的局限性，增益过大会使得信号增强的同时噪声显著增大， 信噪比降低；而增益过低，后级系统引入噪声明显增多，同样降低信噪比。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种通过增益自动调整和狭缝自 动调整相配合来实现调节信号强度，使全谱段均有较高的信噪比的调节信号强度的方法。本发明的另一个目的是提供一种调节信号强度的方法所使用的自动增益和自动 狭缝伺服一体化系统。本发明通过下述技术方案实现一种信号强度的调节方法，其特征在于，包括下述步骤(1)将狭缝设定在用户需要的光谱带宽位置；(2)将自动增益调整系统的增益调整范围设定为1-100 ；(3)自动增益调整系统检测光接收器当前接收的能量值，经放大后送到调节控制 器，调节控制器判断如果能量值低于或高于设定的阈值，则输出控制指令给自动增益调整 系统改变总体增益值，直到转换后的能量达到阈值标准；(4)如果增益达到了最大值时，转换后的能量不能达到阈值标准，则信号强度调整 控制器输出控制指令控制狭缝伺服电机带动狭缝打开，直到转换后的能量达到阈值标准。一种信号强度的调节方法所使用的自动增益和自动狭缝伺服一体化系统，包括光 路、光接收器、自动增益调整系统、放大电路、调节控制器，所述光路、光接收器依次设置，所 述光接收器的输出端与自动增益调整系统的信号输入端连接，所述自动增益调整系统的信 号输出端与放大电路的信号输入端连接，所述放大电路的信号输出端与调节控制器的信号 输入端连接，所述调节控制器的增益控制信号输出端与所述自动增益调整系统的控制信号 输入端连接，其特征在于，所述光路中的狭缝机构包括狭缝板，所述狭缝板上通过转动轴连 接有调节板，所述调节板的一端与凸轮配合转动，所述凸轮与步进电机的输出轴连接，所述 狭缝板上并列设置有光入口、光出入口和光出口，上缝片架上设置有与光入口对应的第一 入口缝片、与光出入口对应的第一中间缝片、与光出口对应的第一出口缝片，下缝片架上设 置有与光入口对应的第二入口缝片、与光出入口对应的第二中间缝片、与光出口对应的第二出口缝片，所述第一入口缝片和第二入口缝片配合形成入射狭缝，所述第一中间缝片和 第二中间缝片配合形成中间狭缝，所述第一出口缝片与第二出口缝片配合形成出射狭缝， 所述入射狭缝和出射狭缝宽度相同，所述中间狭缝的宽度大于所述入射狭缝和出射狭缝的 宽度，所述上缝片架和下缝片架分别与所述调节板固定连接，所述凸轮与狭缝伺服电机的 输出轴连接，所述调节控制器的狭缝控制信号输出端与狭缝伺服电机的控制信号输入端连 接。在狭缝板上固定有支架，上缝片架弹片一端与上缝片架连接，另一端与所述支架 连接，下缝片架弹片一端与下缝片架连接，另一端与所述支架连接，上盖与所述支架连接。所述调节板上固定有连接板，所述连接板上与所述凸轮相应的位置安装有轴承。本发明具有下述技术效果本发明的方法通过自动增益与自动狭缝伺服的结合调整信号的强度，能够将全谱 段能量范围均落在给定的阈值范围内，以达到全谱段均有较高的信噪比，调节范围宽，适应 性强，信噪比高。本发明的设备中，狭缝机构为自动伺服形式，结构简单，调整方便。
图1为本发明自动增益和自动狭缝伺服一体化系统原理图；图2为本发明中狭缝机构的示意图；图3为狭缝机构去掉后盖的后视图；图4为狭缝机构的剖视图。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明详细说明。本发明信号强度的调节方法包括下述步骤(1)将狭缝设定在用户需要的光谱带宽位置。(2)将自动增益调整系统的增益调整范围设定为1-100。(3)自动增益调整系统检测光接收器当前接收的能量值，经放大后送到调节控制 器，调节控制器判断如果能量值低于或高于设定的阈值，则输出控制指令给自动增益调整 系统改变总体增益值，直到转换后的能量达到阈值标准。(4)如果增益达到了最大值时，转换后的能量不能达到阈值标准，则信号强度调整 控制器输出控制指令控制狭缝伺服电机带动狭缝打开，直到转换后的能量达到阈值标准。本发明自动增益和自动狭缝伺服一体化系统原理图如图1所示，包括光路、光接 收器、自动增益调整系统、放大电路、调节控制器，所述光路、光接收器依次设置，所述光接 收器的输出端与自动增益调整系统的信号输入端连接，所述自动增益调整系统的信号输出 端与放大电路的信号输入端连接，所述放大电路的信号输出端与调节控制器的信号输入端 连接，所述调节控制器的增益控制信号输出端与所述自动增益调整系统的控制信号输入端 连接，所述光路中的狭缝机构的示意图如图2至图4所示，包括狭缝板2，狭缝板2上通过转 动轴7连接有调节板8，调节板8的一端与凸轮1配合转动，凸轮1与步进电机12的输出轴 连接。狭缝板2上并列设置有光入口 5、光出入口 4和光出口 3，上缝片架21上设置有与光入口 5对应的第一入口缝片13、与光出入口 4对应的第一中间缝片15、与光出口 3对应的 第一出口缝片17，下缝片架23上设置有与光入口 5对应的第二入口缝片14、与光出入口 4 对应的第二中间缝片16、与光出口 3对应的第二出口缝片18，第一入口缝片13和第二入口 缝片14配合形成入射狭缝，第一中间缝片15和第二中间缝片16配合形成中间狭缝，第一 出口缝片17与第二出口缝片18配合形成出射狭缝。其中，入射狭缝和出射狭缝宽度相同， 中间狭缝的宽度大于入射狭缝和出射狭缝的宽度。上缝片架21通过销钉6与调节板8连 接，下缝片架23通过销钉9与调节板8连接。所述凸轮与狭缝伺服电机的输出轴连接，所 述调节控制器的狭缝控制信号输出端与狭缝伺服电机的控制信号输入端连接。为了减少凸轮的摩擦，在调节板8上固定有连接板11，连接板11上与凸轮1相应 的位置安装有轴承10。为了使轴承与凸轮保持紧密接触，在狭缝板2上固定有支架22，上缝片架弹片20 一端与上缝片架21连接，另一端与支架22连接。下缝片架弹片19 一端与下缝片架23连 接，另一端与支架22连接，上盖M与支架22连接。首先将狭缝设定在用户需要的光谱带宽位置(由于狭缝宽度影响光谱带宽因此 增益伺服可以满足能量要求的情况下应尽量不改变狭缝位置)，然后通过采样检测当前接 收到的能量值，由MCU判断如果能量值低于或高于设定的阈值，则信号强度调整控制器向 AD5290发出指令改变数字电位器的阻值，AD5290是一个反比例放大器的反馈电阻，通过调 节这个电阻就可以改变增益调整系统的总体增益值，直到转换后的能量值达到阈值标准， 但需要指出的是增益调整系统的增益范围不能够无限增加，增益过高会使得接收器噪声也 同样得到了相应的增益而使信噪比降低，直至无法检出能量信号，我们给定的增益调整范 围是1-100，当增益达到了最大值时能量仍无不能满足需要，这时信号强度调整控制器会向 狭缝伺服系统发出指令由狭缝电机带动狭缝适当打开以提高能量。最终将全谱段能量范围 均落在给定的阈值范围内，以达到全谱段均有较高的信噪比。狭缝调整的过程为狭缝电机带动凸轮转动，凸轮带动调节板以转动轴7为轴转 动，从而带动上缝片架和下缝片架移动，上缝片架上的第一入口缝片、第一中间缝片、第一 出口缝片与下缝片架上的第二入口缝片、第二中间缝片、第二出口缝片分别向相反的反向 移动，从而调节相应狭缝宽度变小或变大。中间狭缝既作为第一个单色器的出口狭缝，又作 为第二个单色器的入口狭缝。
权利要求
1.一种信号强度的调节方法，其特征在于，包括下述步骤(1)将狭缝设定在用户需要的光谱带宽位置；(2)将自动增益调整系统的增益调整范围设定为1-100；(3)自动增益调整系统检测光接收器当前接收的能量值，经放大后送到调节控制器，调 节控制器判断如果能量值低于或高于设定的阈值，则输出控制指令给自动增益调整系统改 变总体增益值，直到转换后的能量达到阈值标准；(4)如果增益达到了最大值时，转换后的能量不能达到阈值标准，则信号强度调整控制 器输出控制指令控制狭缝伺服电机带动狭缝打开，直到转换后的能量达到阈值标准。
2.—种权利要求1所述的信号强度的调节方法所使用的自动增益和自动狭缝伺服一 体化系统，包括光路、光接收器、自动增益调整系统、放大电路、调节控制器，所述光路、光接 收器依次设置，所述光接收器的输出端与自动增益调整系统的信号输入端连接，所述自动 增益调整系统的信号输出端与放大电路的信号输入端连接，所述放大电路的信号输出端与 调节控制器的信号输入端连接，所述调节控制器的增益控制信号输出端与所述自动增益调 整系统的控制信号输入端连接，其特征在于，所述光路中的狭缝机构包括狭缝板，所述狭缝 板上通过转动轴连接有调节板，所述调节板的一端与凸轮配合转动，所述凸轮与步进电机 的输出轴连接，所述狭缝板上并列设置有光入口、光出入口和光出口，上缝片架上设置有与 光入口对应的第一入口缝片、与光出入口对应的第一中间缝片、与光出口对应的第一出口 缝片，下缝片架上设置有与光入口对应的第二入口缝片、与光出入口对应的第二中间缝片、 与光出口对应的第二出口缝片，所述第一入口缝片和第二入口缝片配合形成入射狭缝，所 述第一中间缝片和第二中间缝片配合形成中间狭缝，所述第一出口缝片与第二出口缝片配 合形成出射狭缝，所述入射狭缝和出射狭缝宽度相同，所述中间狭缝的宽度大于所述入射 狭缝和出射狭缝的宽度，所述上缝片架和下缝片架分别与所述调节板固定连接，所述凸轮 与狭缝伺服电机的输出轴连接，所述调节控制器的狭缝控制信号输出端与狭缝伺服电机的 控制信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的自动增益和自动狭缝伺服一体化系统，其特征在于，在狭缝 板上固定有支架，上缝片架弹片一端与上缝片架连接，另一端与所述支架连接，下缝片架弹 片一端与下缝片架连接，另一端与所述支架连接，上盖与所述支架连接。
4.根据权利要求2所述的自动增益和自动狭缝伺服一体化系统，其特征在于，所述调 节板上固定有连接板，所述连接板上与所述凸轮相应的位置安装有轴承。
全文摘要
本发明公开了一种调节信号强度的方法及设备，旨在提供一种通过增益自动调整和狭缝自动调整相配合来实现调节信号强度，使全谱段均有较高的信噪比的调节信号强度的方法及设备。将狭缝设定在用户需要的光谱带宽位置；将自动增益调整系统的增益调整范围设定为1-100；自动增益调整系统检测光接收器当前接收的能量值，经放大后送到调节控制器，调节控制器判断如果能量值低于或高于设定的阈值，则输出控制指令给自动增益调整系统改变总体增益值，直到转换后的能量达到阈值标准；如果增益达到了最大值时，转换后的能量不能达到阈值标准，则信号强度调整控制器输出控制指令控制狭缝伺服电机带动狭缝打开，直到转换后的能量达到阈值标准。
文档编号G01J3/04GK102109377SQ20091031212
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者常敬 申请人:天津市拓普仪器有限公司