一种通用便携光谱分析系统的制作方法

本实用新型涉及一种通用光谱分析仪器，尤其是涉及一种通用便携光谱分析系统。

背景技术：

目前常规的拉曼光谱仪不具备录像功能，所以不能拍摄记录被分析物质、使用者和分析或实验所用的设备仪器等、也不能记录分析或实验过程,因此不便于归档、分析实验和举证之用。

而且，现有拉曼光谱仪中的激光组件散热结构如图1所示，101是激光器组件的固定底板,102是激光器外壳,103是激光器中用于制冷的半导体制冷片(TEC),104是激光器中固定发光芯片的热沉,105是激光器中发光芯片(包括准直镜和体光栅),106是激光器外壳的盖子,107是激光输出光纤和108是激光输出光纤固定接头，这样的结构不能避免外部热量对激光器的干扰，致使激光器的热稳定性和功率稳定性不可控，导致仪器的检测精确度不高。

技术实现要素：

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种通用便携光谱分析系统，其具有发射激发光以及接收激发光与被检测物相互作用而产生的光谱的功能，并且具有录像功能，可广泛用于物质的光谱探测与分析。

本实用新型进一步提供的通用便携光谱分析系统，还提高了激发光源组件的热稳定和功率稳定的可控性，减少半导体制冷片(TEC)的工作电流，也减少了通用便携光谱分析系统的总耗电。

一种通用便携光谱分析系统，其特征在于包括控制显示装置、激发光源组件、光谱探头、光谱分析模块、摄像头，所述控制显示装置分别与激发光源组件、光谱分析模块和摄像头连接，激发光源组件与光谱探头通过发射光纤连接，光谱探头与光谱分析模块通过接收光纤连接；

所述的控制显示装置用于控制激发光源组件、光谱探头、摄像头、光谱分析模块、数据库以及进行分析检测物质；

所述激发光源组件用于输出激发光，由控制显示装置的软件实时测量、控制和显示激发光源组件的温度和激发光功率；

所述光谱探头用于发射所述激发光以及接收所述激发光与被检测物相互作用而产生的光谱；

所述光谱分析模块用于分析所述激发光与被检测物相互作用而产生的光谱；

所述摄像头用于拍摄记录被鉴别物质、使用者和设备仪器、以及分析或实验过程的图像，识读有关条码和二维码；

所述机箱用于安装光谱分析系统的硬件。

所述机箱优选为防水材料。

控制显示装置优选为带显示屏的计算机。

所述发射光纤用于接收来自激发光源组件的激发光并传输至所述光谱探头；所述接收光纤用于接收来自所述光谱探头的所述激发光与被检测物相互作用而产生的光谱，并传输至所述光谱分析模块。

在进行光谱分析时，激发光源组件产生的激发光由发射光纤导入光谱探头后再经发射光学系统射向被检测物，激发光与被检测物相互作用而产生的光谱经由接收光学系统接收后导入光谱探头，再经由接收光纤导入光谱分析模块进行光谱分析，同时摄像头也拍摄被鉴别物质、使用者和设备仪器、分析或实验过程的图像并传回控制显示装置。在进行光谱分析时，由控制显示装置的软件实时测量、控制和显示激发光源组件的温度和激发光功率。

根据所述通用便携光谱分析系统中，所述激发光源组件为激光器。

根据所述通用便携光谱分析系统，所述激光器包括依次固定相接的发光芯片(包括准直镜和体光栅)、发光芯片的热沉、半导体制冷片(ETC)、激光器外壳和激光器金属固定底板，所述激光器还包括至少一绝热层，所述绝热层与激光器金属固定底板固定相接，所述激光器外壳封装在绝热层内。将激光器外壳封装在绝热层内，绝热层与激光器金属固定底板相接,如此，发光芯片、发光芯片的热沉、半导体制冷片(ETC)、激光器外壳和激光器金属固定底板构成了绝热单通道散热结构，激光器的发光芯片发光时产生的热量通过此绝热单通道散去，避免了外部热量对激光器的干扰，提高了激光器的热稳定和功率稳定的可控性，也利于减少半导体制冷片(TEC)的工作电流，因而也减少了通用便携光谱分析系统的总耗电。

根据所述通用便携光谱分析系统，所述激光器包括依次固定相接的发光芯片(包括准直镜和体光栅)、发光芯片的热沉、半导体制冷片(TEC)、激光器外壳和激光器金属固定底板，所述激光器还包括至少一内绝热层，所述内绝热层与激光器外壳底面固定相接，所述内绝热层封装于激光器外壳内，所述发光芯片、发光芯片的热沉、半导体制冷片(TEC)封盖在内绝热层内。如此，将内绝热层与激光器外壳底面固定相接，将发光芯片、发光芯片的热沉、半导体制冷片(TEC)封盖在内绝热层内，激光器外壳与激光器金属固定底板相接，发光芯片、发光芯片的热沉、半导体制冷片(TEC)、激光器外壳和激光器金属固定底板构成内绝热单通道散热结构，激光器发光芯片发光时产生的热量通过内绝热单通道散去，避免了外部热量对激光器的干扰，提高了激光器的热稳定和功率稳定的可控性，也利于减少半导体制冷片(TEC)的工作电流，因而也减少了通用便携光谱分析系统的总耗电。

根据所述通用便携光谱分析系统，其特征在于所述便携光谱分析系统还包括至少一个USB扩展口和至少一个电压转换稳压模块,USB扩展口用于通过USB线将控制显示装置与激发光源组件、光谱分析模块和摄像头连接一体工作；电压转换稳压模块用于将较高直流电压转较低直流电压，如DC+12V转DC+5V，为通用便携光谱分析系统提供稳定直流供电，以保障该系统的正常工作。

根据所述通用便携光谱分析系统，所述通用便携光谱分析系统还包括至少一通风孔和至少一冷却风扇，所述冷却风扇由控制显示模块控制，电压转换稳压模块与冷却风扇相连接并为其供电，所述激发光源组件固定于冷却风扇的下方，所述的通风孔与冷却风扇构成风道用于冷却通用便携光谱分析系统机箱内的温度。

根据所述通用便携光谱分析系统，所述摄像头带有与之集成的或与之非集成的照明光源，所述照明光源与控制显示装置连接，所述照明光源用于提供所述摄像头进行拍摄所需的照明，摄像头获取的图像由控制显示装置显示。

所述通用便携光谱分析系统还包括光谱探头光纤与摄像头导线出孔盖板,所述光谱探头光纤与摄像头导线出孔盖板设置于光谱探头光纤、摄像头导线接入通用便携光谱分析系统机箱内的一端，用于遮盖光谱探头光纤与摄像头导线出孔,并固定于光谱探头光纤、摄像头导线接入通用便携光谱分析系统机箱内的一端，其作用为不让光纤和导线缩入箱体或被拉断。

所述通用便携光谱分析系统的激发光源组件为激光器，光谱探头为拉曼光谱探头，所述便携光谱分析系统为拉曼光谱分析系统。

所述的激发光源组件也可以是其它分析光源组件，当所述激发光源组件为紫外光源组件，所述光谱探头为荧光光谱探头,则通用便携光谱分析系统为荧光光谱分析系统。当所述激发光源组件为宽带光源组件，所述光谱探头为宽带光谱探头,则通用便携光谱分析系统为分光光度计。

所述便携光谱分析系统还包括与机箱活动连接的机箱上盖，所述机箱为防水材料，所述机箱用于安装光谱分析系统的硬件，所述机箱上盖用于密封整个通用便携光谱分析系统。

所述通用便携光谱分析系统还包括附件袋子，该附件袋子设置连接于机箱上盖内侧，用于装通用便携光谱分析系统的附件或其它工具。

所述附件袋子上还设置连接有固定压块，用于将光谱探头、光谱探头光纤与摄像头导线固定在相应的凹槽内，以避免在移动通用便携光谱分析系统时引起光谱探头、光谱探头光纤与摄像头导线不必要的晃动。

所述固定压块优选用软材料做成置于附件袋子上。

所述的通用便携光谱分析系统还包括电池，为通用便携光谱分析系统提供电力。

所述电池可通过USB扩展口和电压转换稳压模块为通用便携光谱分析系统提供电力。

所述电池为可充电电池。

所述通用便携光谱分析系统还包括外接电源插头用于为通用便携光谱分析系统的可充电电池充电或为通用便携光谱分析系统直接供电。

所述通用便携光谱分析系统还包括电源总开关,用于通用便携光谱分析系统总电源的开关；该总开关内包括至少一指示灯用于指示通用便携光谱分析系统的开关状态。

所述控制显示装置与摄像头之间的通讯可以通过有线或无线连接，例如通过导线，蓝牙或WIFI连接实现。同样的，控制显示装置与激发光源组件以及光谱分析模块之间的通讯也可以通过有线或无线连接，例如导线，蓝牙或WIFI连接实现。

根据所述通用便携光谱分析系统，所述通用便携光谱分析系统中具有绝热单通道散热结构或内绝热单通道散热结构的激发光源组件可为LED或其它发光件。

本实用新型提供的通用便携光谱分析系统不但具有发射激发光、获取并分析激发光与被检测物相互作用而产生的光谱的功能，而且具有录像功能，在进行光谱分析过程的同时，记录被鉴别物质、使用者和分析或实验所用的设备仪器等，并记录分析或实验过程，便于归档、分析实验和举证之用。

本实用新型进一步提供的通用便携光谱分析系统，其中激发光源组件为激光器，该激光器包括至少一绝热层，该绝热层与激光器金属固定底板固定相接，激光器外壳封装绝热层内。

本实用新型进一步提供的通用便携光谱分析系统，其中激发光源组件为激光器，激光器还包括至少一内绝热层，所述内绝热层与激光器外壳底面固定相接，所述内绝热层封装于激光器外壳内，所述发光芯片、发光芯片的热沉、半导体制冷片(TEC)封盖在内绝热层内。

上述两种通用便携光谱分析系统，所述发光芯片、发光芯片的热沉、半导体制冷片(TEC)、激光器外壳和激光器金属固定底板构成了绝热单通道散热结构，激光器的发光芯片发光时产生的热量通过此绝热单通道散去，避免了外部热量对激光器的干扰，提高了激发光源的热稳定和功率稳定的可控性，使得光谱分析结果稳定，精确度提高，而且减少了半导体制冷片(TEC)的工作电流，也减少了通用便携光谱分析系统的总耗电。

附图说明

图1是现有激光器散热示意图；

图2本实用新型实施例的通用便携光谱分析系统的立体结构示意图；

图3是本实用新型通用便携光谱分析系统的原理框图；

图4是本实用新型实施例的通用便携光谱分析系统的内部结构示意图；

图5是本实用新型优选实施例通用便携光谱分析系统的激光器绝热单通道散热结构示意图；

图6是本实用新型另一优选实施例通用便携光谱分析系统的激光器内绝热单通道散热结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示，本实用新型实施例的一种通用便携光谱分析系统,201是控制显示装置,202是附件袋子,203是外接电源插头,204是光谱探头光纤与摄像头导线出孔盖板,205是通风孔,206是通用便携光谱分析系统的总开关,207是摄像头,208是光谱探头,209是冷却风扇，210是光谱探头、光谱探头光纤与摄像头导线固定块，211是机箱以及212是机箱上盖。

机箱211用于安装所有系统的硬件等，本实施例的机箱211采用防水材料做成，具有防水功能。

与机箱211活动连接的机箱上盖212，用于密封整个通用便携光谱分析系统。

如图2、图3所示，控制显示装置201设置于机箱211内,用于控制摄像头207并显示摄像头207获取的图像，摄像头207用于拍摄记录被鉴别物质、分析或实验过程、使用者和设备仪器的图像，以及读识有关条码和二维码。摄像头207还可以带有与之集成的或与之非集成的照明光源，该照明光源与控制显示装置无线(如蓝牙或WIFI)或有线(如导线)连接，并由控制显示装置201所控制。控制显示装置201优选为带显示屏的计算机，控制显示装置201与摄像头207有线(如导线)或无线(如蓝牙或WIFI)连接。同时，控制显示装置201还与激发光源组件301以及光谱分析模块302连接，以控制激发光源组件301以及光谱分析模块302；所述激发光源组件301用于输出激发光，并由控制显示装置201的软件实时测量、控制和显示激发光源组件301的温度和激发光功率。光谱探头208通过发射光纤303与激发光源组件301连接，通过接收光纤304与光谱分析模块302连接,用于发射所述激发光以及接收所述激发光与被检测物相互作用而产生的光谱。

机箱上盖212内设置有附件袋子202,粘贴或用螺纹连接固定在机箱上盖212内面,用于装通用便携光谱分析系统的附件或其它工具等。

如图2、图4所示，在机箱211内的整机面板设置有外接电源插头203,用于为通用便携光谱分析系统的可充电电池充电或为通用便携光谱分析系统直接供电。

在整机面板上设置有光谱探头光纤与摄像头导线出孔盖板204,将其设置在光谱探头208光纤、摄像头207导线接入通用便携光谱分析系统机箱211内的一端，用于遮盖光谱探头208光纤与摄像头207导线出孔,并固定光谱探头208光纤、摄像头207导线接入通用便携光谱分析系统机箱211内的一端，其作用为不让光纤和导线缩入箱体或被拉断。

连接在附件袋子202上的固定压块210，该固定压块210优选软材料(如布料或皮革等)做成并置于附件袋子202上，当合上机箱上盖212后，位于光谱探头208、光谱探头208光纤与摄像头207导线上方，用于将光谱探头208、光谱探头208光纤与摄像头207导线固定在相应的凹槽内，以避免在移动通用便携光谱分析系统时引起光谱探头208、光谱探头208光纤与摄像头207导线不必要的晃动。

机箱211内的整机面板设置有通风孔205和冷却风扇209，通风孔205和冷却风扇209构成风道用于冷却通用便携光谱分析系统机箱211内的温度。本实施例中优选将冷却风扇209设置于激发光源组件301的上方，冷却风扇209由控制显示模块201控制，电压转换稳压模块与冷却风扇209相连接并为其供电。

本实施例的通用便携光谱分析系统设置有总开关206,用于通用便携光谱分析系统总电源的开关,该总开关206内有至少一指示灯用于指示通用便携光谱分析系统的开关状态。

如图4所示，本实施例的通用便携光谱分析系统还包括可充电电池401，USB扩展和电压转换稳压模块402，可充电电池401为通用便携光谱分析系统提供电力；USB扩展和电压转换稳压模块402包括多个(如3个)USB扩展口和一个较高直流电压转较低直流电压的电压转换稳压模块，如DC+12V转DC+5V，USB扩展口可以利用USB线将控制显示装置201与激发光源组件301、光谱分析模块301和摄像头207连接一体工作；电压转换稳压模块可以为通用便携光谱分析系统提供稳定直流供电，以保障该系统的正常工作。

如图3所示的通用便携光谱分析系统的原理框图，通用便携光谱分析系统包括控制显示装置201，光谱探头208，激发光源组件301，光谱分析模块302，连接激发光源301与光谱探头208的发射光纤303，连接光谱探头208与光谱分析模块302的接收光纤304，连接控制显示装置201与摄像头207的导线305；发射光纤303用于将激发光源组件301的激发光导向光谱探头208；接收光纤304用于接收来自光谱探头208的激发光与被检测物相互作用而产生的光谱，并传输至光谱分析模块302；控制显示装置201与摄像头207之间的通讯通过导线305实现，也可以通过蓝牙或WIFI实现。激发光源组件301与控制显示装置201有线或无线连接，用于输出激发光，由控制显示装置201的软件实时测量、控制和显示激发光源组件301的温度和激发光功率；光谱分析模块302与控制显示装置201有线或无线连接，用于获取所述激发光与被检测物相互作用而产生的光谱并进行光谱分析。

在进行光谱分析时，激发光源301产生的激发光由发射光纤303导入光谱探头208后再经发射光学系统射向被检测物，激发光与被检测物相互作用而产生的光谱经由接收光学系统接收后导入光谱探头208，再经由接收光纤304导入光谱分析模块302进行光谱分析。摄像头207拍摄被鉴别物质、分析或实验过程、使用者和设备仪器的图像，以及读识有关条码和二维码并传回控制显示装置201。

优选的是，当激发光源301为激光器，则光谱探头208为拉曼光谱探头，通用便携光谱分析系统为拉曼光谱分析系统。显而易见，激发光源组件301可替换为其它分析光源，光谱探头208为其它光谱探头,则通用便携光谱分析系统为非拉曼光谱分析系统。当所述激发光源301为紫外光源，所述光谱探头208为荧光光谱探头,则通用便携光谱分析系统为荧光光谱分析系统。当所述激发光源301为宽带光源，所述光谱探头208为宽带光谱探头,则通用便携光谱分析系统为分光光度计。

摄像头207带有与之集成的或非集成的照明光源，所述照明光源用于提供所述摄像头207进行拍摄所需的照明。所述摄像头207及其照明光源与控制显示装置201连接，并由控制显示装置201显示所述摄像头207获取的图像。

本实用新型通用便携光谱分析系统除具有发射激发光、接收和分析激发光与被检测物相互作用而产生的光谱的功能，又具有录像功能。在进行光谱分析过程的同时，记录被鉴别物质、分析或实验过程、使用者和分析或实验所用的设备仪器等。

本实用新型实施例优选通用便携光谱分析系统中的激发光源组件301为激光器，该激发器具有绝热单通道散热结构，如图5所示，1011是激光器金属固定底板,1021是激光器外壳,1031是激光器中用于制冷的半导体制冷片(TEC),1041是激光器中固定发光芯片的热沉,1051是激光器中发光芯片(包括准直镜和体光栅),1061是激光器外壳的盖子,1071是激光输出光纤和1081是激光输出光纤固定接头，501是绝热层。激光器中发光芯片1051发射的激光通过准直镜和体光栅后，藕合进激光输出光纤1071用于光谱分析，该输出光纤1071固定在激光输出光纤固定接头1081内。

激光器金属固定底板1011、激光器外壳1021、半导体制冷片(TEC)1031、发光芯片的热沉1041、发光芯片1051依次固定相接，激光器外壳1021封装在绝热层501内，绝热层501与固定底板1011相接，如此，发光芯片1051、发光芯片的热沉1041、半导体制冷片1031、激光器外壳1021和激光器金属固定底板1011构成了绝热单通道散热结构，发光芯片1051发光时产生的热量通过此绝热单通道散去，避免了外部热量对激光器的干扰，提高了激光器的热稳定和功率稳定的可控性，也利于减少半导体制冷片(TEC)1031的工作电流，因而也减少了通用便携光谱分析系统的总耗电。

该激发光源组件也可以是LED或其它发光件。

本实用新型另一实施例的通用便携光谱分析系统中的激发光源组件301为激光器，该激光器具有内绝热单通道散热结构，如图6所示，其中1011是激光器金属固定底板,1021是激光器外壳,1031是激光器中用于制冷的半导体制冷片(TEC),1041是激光器中固定发光芯片的热沉，1051是激光器中发光芯片(包括准直镜和体光栅),1061是激光器外壳的盖子,1071是激光输出光纤和1081是激光输出光纤固定接头，601是内绝热层，602是通光窗口。激光器中发光芯片1051发射的激光通过准直镜和体光栅后，再经过通光窗口602后藕合进激光输出光纤1071用于光谱分析，该输出光纤1071固定在激光输出光纤固定接头1081内。通光窗口602设置于内绝热层上，用于通过发光芯片1051发射的激发光。

如图6所示，激光器金属固定底板1011、激光器外壳1021、半导体制冷片(TEC)1031、发光芯片的热沉1041、发光芯片1051依次固定相接，该结构中将内绝热层601与激光器外壳1021的底面固定相接，内绝热层601封装在激光器外壳1021内，发光芯片1051、发光芯片的热沉1041、半导体制冷片(TEC)1031封盖在内绝热层601内。如此，发光芯片1051、发光芯片的热沉1041、半导体制冷片(TEC)1031、激光器外壳1021和激光器金属固定底板1011构成内绝热单通道散热结构，激光器的发光芯片1051发光时产生的热量通过内绝热单通道散去，避免了外部热量对激光器的干扰，提高了激光器的热稳定和功率稳定的可控性，也利于减少半导体制冷片(TEC)的工作电流，因而也减少了通用便携光谱分析系统的总耗电。

综上所述，本实用新型通用便携光谱分析系统将光谱探测分析、摄像头组合在一起，除具备发射所述激发光以及接收激发光与被检测物相互作用而产生的光谱，用于光谱分析，如拉曼光谱、荧光光谱以及其它光谱等，摄像头可用于拍摄记录被鉴别物质、分析或实验过程、使用者和设备仪器的图像。从而在进行光谱分析过程的同时，记录被鉴别物质、分析或实验过程、使用者和分析或实验所用的设备仪器等，为记录、归档、分析、举证提供了方便。

本实用新型提供的具有激光器的便携光谱分析系统，具有绝热单通道散热结构或内绝热单通道散热结构，避免了外部热量对激光器的干扰，提高了激光器的热稳定和功率稳定的可控性，也利于减少半导体制冷片(TEC)的工作电流，因而也减少了通用便携光谱分析系统的总耗电。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。