专利名称：使用led光源的液体样本检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体样本检测装置，具体地说是涉及一种使用LED光源利用透光率对小质量的液体样本内含物质进行检测的装置。
背景技术：
采用光检测来分辨物质的手段是微观领域中常用的技术，通常的方法是在一个容 器中盛放载体液，并在光检测装置上检测该载体液的透光率，然后再将所需要检测的样本 物质溶于该载体液中，再在光检测装置上检测溶液的透光率，并比较前后检测结果中的主 要衰减光波段及该波段光的衰减强度。由该比较结果来判定所检测的样品物质的种类。因 此，为获得准确的检测结果，稳定的光源是非常重要的。目前常见的检测仪器光源多采用卤 素灯或白炽灯，因为卤素灯或白炽灯都为热光源，所以在检测仪器工作前应先开机预热30 分钟使光源达到稳定才能开始测量，造成使用不方便。此外，卤素灯或白炽灯的使用寿命 短，而由于开机等待时间过长，操作人员往往开机后离开造成检测延误，使卤素灯或白炽灯 的损耗加大，进一步缩短了使用寿命。中国专利文献CN201041544Y公开了一种分析仪光源结构，由电路板、3_5个发光 二极管(LED)、灯套组成，LED与电路板连接，灯套对应LED形成灯孔，LED安装在灯孔中，且 光线直射分析仪转盘上的滤光片。该现有技术存在的问题是，因为LED的亮度与温度成反 比，所以随着LED的温度升高LED的亮度变�。诓饬烤纫蠼细叩某∷钟械淖龇ㄊ� LED点亮后等待数分钟直到LED的亮度相对稳定才进行检测，这样一方面造成工作人员等 待时间较长，使用不方便；另一方面LED灯的寿命损耗也较大；另外，在测量过程中LED的 亮度仍然在较快地衰减，而LED的亮度越低时测量出的数据准确性越差。也就是说，现有的 LED光源检测装置和检测方法测出的结果精度较低，误差较大。目前有一种解决方法是设恒温槽包围光源以起稳定光源温度的作用，这样一来装 置不仅成本增加，而且体积变大。中国专利文献CN85107724A公开了一种测光装置，具有恒流源的传动部，由该传 动部传动LED，再把从LED射出的光通过以光的透射特性作为被测定量的函数而变化的材 料进行受光，然后变换成电量的受光部，检测上述LED的正向电压的电压检测手段，通过对 上述受光部的输出由上述电压检测手段的输出来进行补正的办法，以消除在上述LED的温 度变化而产生波长变化时出现的测定误差，并通过信号处理部对被测定量进行演算。该现 有技术存在的问题是，需要一个波长检测部检测LED的波长并且在信号处理部中需要事先 存储与正向电压的误差关系才能补正测量误差，而精确得出这种误差关系是很困难的，并 且这种测光装置结构相对复杂、成本高。日本专利文献JP2007198935(A)公开了 一种分析装置，使用LED作光源，一个反 应槽带有液体保持部以保持被测液体恒温、恒定转速，一个导光部用来均一化LED光源发 出的光线强度，一个光测定部用来测量光线穿过液体保持部到导光部的出口位置的光线强 度，一个信号处理部分处理来自光测定部的信号，这样就解决了 LED光源不均一化的光线强度造成的检测数据不准确。该现有技术存在的问题是，需要使用导光部来均一化LED光 线强度，而LED光线强度变化较大不容易进行均一化处理，因此这种分析装置还是无法有 效地解决LED光源检测精度低的问题，而且其结构也比较复杂、成本高。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题是现有技术中为了准确达到LED光源精确测量 而需要对LED光源进行特殊处理的问题，从而提出一种不需要对LED光源进行特殊处理的 就能对液体样本内部物质进行准确检测的液体样本检测装置。为解决上述技术问题，本发明提供了一种使用LED光源的液体样本检测装置，包 括用于提供入射所述液体样本所需光的LED光源，用于采集所述LED光源透过所述液体样 本的透光率的光信号采集器，还包括一个数据采集控制器，所述数据采集控制器与所述LED 光源相连接，控制所述LED光源的开启；所述数据采集控制器还与所述光信号采集器相连 接，并控制所述光信号采集器在所述LED光源开启后的预定时间或者时间区间采集所述透 光率数据。
所述光信号采集器为光电转化器。与所述数据采集控制器连接设置有计时模块。所述数据采集控制器为单片机，所述单片机通过电信号控制所述LED光源的开 启，在所述LED光源开启的同时，所述单片机控制所述计时�？榭技剖保龅テ谒� 述计时�？榧剖贝锏剿鲈ざㄊ奔浠蛘呤奔淝涫笨刂扑龉庑藕挪杉鞑杉鐾腹�
率数据。所述预定时间为2毫秒至2秒。所述预定时间为所述LED光源亮度上升到峰值的80%所需的时间至所述LED光源 亮度下降到峰值的60%所需的时间。所述LED光源由发出波长为260纳米和380纳米的LED灯组成。所述LED灯发出的光经过偏振镜合成一路光。本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，第一，本发明所述的使用LED光源的液体样本检测装置，其使用LED光源提供入射 所述液体样本所需的光，利用设置的数据采集控制器控制所述LED光源的开启，同时控制 所述光信号采集器在所述LED光源开启后的预定时间或者时间区间采集所述透光率数据。所述预定时间或者时间区间的测定是考虑到现有技术中在使用LED光源进行液 体样本检测时，一般需要等到LED光源的亮度相对稳定才进行检测，而这段时间则需要数 分钟才可以完成，这样等待时间太长，而且在对液体样本进行检测的过程中LED光源全程 开启，也大量地消耗电能。基于解决上述问题的目的，发明人通过研究发现，实际上在所述 LED光源进入亮度相对稳定的数分钟内，还有一段较小的时间区间，在该时间区间内LED光 源的亮度也是相对稳定的，所以在该时间区间内通过使用LED光源对液体样本进行检测， 其同样具有较高的检测精度。这段时间区间即是本申请中所述的预定时间。通过对该时间 区间的利用，就节约了检测者等待LED光源进入亮度相对稳定区间的数分钟时间，从这点 上来看其也对在整体上节约检测时间做出了贡献。正是由于上述预定时间或者时间区间的测定，其不需要对LED光源进行任何特殊处理，通过确定LED光源相对于待检测样品的随着时间的变化其光源亮度变化(对应能量 变化)的关系，确定LED光源亮度较高且适于透光率检测的检测“稳定”时间段(即能量衰 减不剧烈而且光源能量相对较高)，确保在该时间段内对待检测样品进行透光率数据的采 集，从而实现对液体样本的准确检测；在LED光源进入光源能量的衰减段后，将所述LED光 源关闭，之后需要对样品透光率进行进一步采样检测时，再开启LED光源，通过短时间即可 以再次进入LED光源的能量稳定时间段，这样在实现对待检测样品透光率进行精确检测的 同时，同样在整体上缩短了检测时间。此外，本发明所述的使用LED光源进行液体样本检测的装置，不需要添加任何对 LED光源进行特殊处理的设备，所以检测成本较低，设备结构简单。第二，本发明所述的使用LED光源进行液体样本检测的装置，使用该装置对液体 样本进行检测，其在整体上节约了检测的时间，从而在很大程度上节约了电能的消耗，也使 得LED光源的寿命损耗减�。佣蟠笱映ち� LED光源的使用寿命。第三，本发明所述的使用LED光源进行液体样本检测的装置，由于选取在LED亮度较高、能量较高且较为稳定的区域检测，检测出的透光率数据精确度高。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合 附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1是LED光源的光电信号和通电时间关系图；图2是使用LED光源的液体样本检测装置构成的方框图；图3是本发明所述检测装置中设置计时�？榈慕峁沽臃娇蛲�。
具体实施例方式参见图1，所示的是LED通电开启后时间和亮度的关系曲线，其中亮度通过光电转 换转化为电压来表示强度，从图1中可以看出LED光源通电开启后亮度瞬间达到峰值，在该 峰值的左右区间范围内有一段亮度相对平稳的区域，经过这一段亮度相对平稳的区域后， 所述LED光源的亮度迅速衰减，在其亮度迅速衰减前的整个过程持续大约2秒。该图只是 给出了 LED光源通电开启后时间和亮度的关系曲线的示意图，由于相对于2毫秒而言2秒 的时间距离较长，所以在2秒的时间间隔横坐标上设置虚线，从而说明该段设置有省略的 时间区间，但是不会由于该省略的时间区间而影响关系曲线的峰形变化。参见图2，本实施例的使用LED光源的液体样本检测装置，包括由电驱动的LED光 源；所述LED光源用于提供入射所述液体样本所需的光，一个光电转化器用于采集所述LED 光源透过所述液体样本的透光率，所述LED光源和所述光电转化器由一个单片机控制；所 述单片机控制所述LED光源的开启，并控制所述光电转化器在所述LED光源开启后预定时 间采集所述液体样本的透光率。本实施例的使用LED光源的液体样本检测装置的工作原理是，所述LED光源的光 穿过所述液体样本后再射入所述光电转化器中，对所述液体样本进行透光率测量，所述光 电转化器根据所检测到的主要衰减光波段的不同，及光衰减强度的不同，检测出样本中所 含物质。
本实施例的使用LED光源的液体样本检测装置进行液体样本检测的方法是，检测装置开机预热进入工作状态，所述单片机发出通电信号给所述LED光源通电以开启所述 LED光源，所述LED光源发出的光入射到所述液体样本，所述与所述单片机连接的计时模块 (参见图3)在所述LED光源开启的同时开始计时，所述单片机在所述计时�？榧剖贝锏�80 毫秒时给所述光电转化器一个采集数据的信号，所述光电转化器采集所述液体样本的透光 率，每完一次透光率数据采集，在所述单片机控制下关闭所述LED光源；下一次检测重新开 启所述LED光源并依照上面所述方法进行检测。当然所述单片机也可以在所述计时�？榧� 时达到2毫秒或2秒时给所述光电转化器一个采集数据的信号。由于不同厂家生产的LED灯的规格不同，虽然都具有随时间延续大致相同的亮度 变化特性，但是LED灯达到峰值的时间有所差别。因此，可以通过LED亮度的幅值变化确定 采集所述液体样本的透光率的时刻，方法是首先通过所述光电转化器检测LED灯开启后的 亮度变化，所述光电转化器将LED灯的光亮度转化为电压伏值来表示，伏值越高表示亮度 越大，从而可以得出任一规格的LED灯的时间和亮度关系曲线，即可以确定LED光源开启后 不同亮度幅值对应的时间。另外一个实施例的使用LED光源的液体样本检测装置，所述单片机控制所述LED 光源的开启，并控制所述光电转化器在所述LED光源开启后预定时间内预定时间间隔采集 所述液体样本的多个透光率数据。所述预定时间为所述LED光源亮度上升到峰值的80%所 需的时间至所述LED光源亮度下降到峰值的60%所需的时间。所述预定时间间隔可以是均 勻的，也可以是非均勻的。在另外一个实施例中，使用LED光源的液体样本检测装置还包括一个偏振镜，所 述LED光源由发出波长为260纳米和380纳米的LED灯组成，所述LED灯发出的光经过所 述偏振镜合成一路光入射到所述液体样本。该实施例的使用LED光源的液体样本检测装置 可以用于检测DNA、RNA。本发明的使用LED光源的液体样本检测装置检测结果精度高；而且不需要对LED 光源进行特殊处理，成本低；检测用时短，不需要较长的等待时间，而且因为LED使用损耗 小，LED的使用寿命大大延长。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
权利要求
一种使用LED光源的液体样本检测装置，包括用于提供入射所述液体样本所需光的LED光源，用于采集所述LED光源透过所述液体样本的透光率的光信号采集器，其特征在于还包括一个数据采集控制器，所述数据采集控制器与所述LED光源相连接，控制所述LED光源的开启；所述数据采集控制器还与所述光信号采集器相连接，并控制所述光信号采集器在所述LED光源开启后的预定时间或者时间区间采集所述透光率数据。
2.根据权利要求1所述的使用LED光源的液体样本检测装置，其特征在于所述光信 号采集器为光电转化器。
3.根据权利要求1或2所述的使用LED光源的液体样本检测装置，其特征在于与所 述数据采集控制器连接设置有计时�？�。
4.根据权利要求3所述的使用LED光源的液体样本检测装置，其特征在于所述数据 采集控制器为单片机，所述单片机通过电信号控制所述LED光源的开启，在所述LED光源开 启的同时，所述单片机控制所述计时�？榭技剖保龅テ谒黾剖蹦？榧剖贝锏� 所述预定时间或者时间区间时控制所述光信号采集器采集所述透光率数据。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的使用LED光源的液体样本检测装置，其特征在 于所述预定时间为2毫秒至2秒。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的使用LED光源的液体样本检测装置，其特征在 于所述预定时间为所述LED光源亮度上升到峰值的80%所需的时间至所述LED光源亮度 下降到峰值的60%所需的时间。
7.根据权利要求6所述的使用LED光源的液体样本检测装置，其特征在于所述LED光 源由发出波长为260纳米和380纳米的LED灯组成。
8.根据权利要求7所述的使用LED光源的液体样本检测装置，其特征在于所述LED灯 发出的光经过偏振镜合成一路光。
全文摘要
一种使用LED光源的液体样本检测装置，包括用于提供入射所述液体样本所需光的LED光源，用于采集所述LED光源透过所述液体样本的透光率的光信号采集器，所述LED光源和所述光信号采集器由一个数据采集控制器控制；所述数据采集控制器控制所述LED光源的开启，并控制所述光信号采集器在所述LED光源的开启后预定时间采集所述透光率。本发明的使用LED光源的液体样本检测装置检测结果精度高；而且不需要对LED光源进行特殊处理，成本低；检测用时短，LED的使用寿命大大延长。
文档编号G01N21/01GK101871889SQ201010197240
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者张琪 申请人:张琪
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
