脉冲光衰减测试电路及其测试方法和设有该电路的装置

摘要

本发明公开了脉冲光衰减测试电路、及其测试方法以及设有该电路的装置，它包括光电转换模块、电流转电压模块以及电源模块；它包括电压放大模块、中央处理器、显示模块以及脉冲阀值比较模块；所述光电转换模块、电流转电压模块、电压放大模块、中央处理器以及显示模块依次电连接；所述电源模块分别与电流转电压模块、电压放大模块、脉冲阀值比较模块以及中央处理器电连接；所述电压放大模块、脉冲阀值比较模块以及中央处理器依次电连接。本发明的优点是能直观地观察出用于杀菌的紫外光源的能量状态，以便有充分的时间进行更换光源的准备。

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲光衰减测试电路及其测试方法和设有脉冲光衰减测试电路的装置。

背景技术

脉冲光技术是一种能在极短时间内(数十至数百微秒)，以光辐射形式释放出高能量，由此产生极高峰值功率(最高可达兆瓦级，是到达底面的太阳光强度的十万倍)的光能，脉冲光杀菌就是利用脉冲光中高能量的紫外线来对微生物造成破坏的方式来杀菌，是一种绿色、节能、高效的杀菌方法。

在脉冲光杀菌装置中的光源是需要工作在闪烁状态下，而且其工作电压一般在几百伏到几万伏之间，一般会采用氙灯，但是就算采用氙灯，这种光源比较容易老化或损坏，而且正常使用状态下，寿命在三个月左右，而如果光源老化或损坏会导致光的强度减弱，从而影响杀菌效果；因此，目前急需一种能够测量这种脉冲光源光的强度的脉冲光衰减测试电路，当光的强度较低时，则进行报警，提示更换光源。

针对上述情况存在的缺陷问题，申请人于2013年11月11日提交申请了申请号为201310556273. X的专利申请文件，能够在当光（用于杀菌的紫外光）的强度较低，启动报警程序，用以提示及时更换光源（用于杀菌的紫外光源），这样的情况还存在的缺陷是，不能直观地观察出用于杀菌的紫外光源的能量状态，只能等待系统启动报警后，我们才意识到需要进行更换用于杀菌的紫外光源的操作，并没有相关的设备能够时刻、直观地展示出紫外光的强度，显然人机关系还没有到达最理想的状态，还没有做到让人们能够直观地查看到用于杀菌的紫外光的强度，以便有充分的时间进行更换光源的准备。

其次，申请人于2013年11月11日提交申请了申请号为201310556273. X的专利申请文件，所披露的脉冲光衰减测试电路，该电路所检测针对的是全波段的紫外光的强度，但是本质上并非全波段的紫外光都具有杀菌效果。

其次，安装了脉冲光衰减测试电路的检测装置，感光本体（安装有光电转换模块的部位）与检测装置之间通过硬性材料制成的中空的管连通，这样子一来，我们不方便调整用于安装有光电转换模块的部位的位置，不利于用于紫外光的捕捉，这样子一来，会出现我们检测到的紫外光强度（能量值）与实际存在的紫外光强度存在差异，导致获得检测数据不准确，出现了实质上紫外光的强度能够满足杀菌效果，结果我们由于检测数据出错，便进行了更换光源的操作，造成不必要的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能直观地观察出用于杀菌的紫外光源的能量状态，以便有充分的时间进行更换光源的准备的脉冲光衰减测试电路。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种脉冲光衰减测试电路，它包括光电转换模块、电流转电压模块以及电源模块；它包括电压放大模块、中央处理器、显示模块以及脉冲阀值比较模块；所述光电转换模块、电流转电压模块、电压放大模块、中央处理器以及显示模块依次电连接；所述电源模块分别与电流转电压模块、电压放大模块、脉冲阀值比较模块以及中央处理器电连接；所述电压放大模块、脉冲阀值比较模块以及中央处理器依次电连接。

作为改进，所述的中央处理器为DSP芯片。

作为改进，所述的脉冲阀值比较模块包括运算放大器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、基准电压AVDD1和基准电压AVDD2；所述运算放大器的正相输入端与电压放大模块的输出端电连接；所述基准电压AVDD1与电阻R1的一端电连接，电阻R1的另一端分别与运算放大器的反相输入端以及电阻R2的一端电连接，电阻R2的另一端接地；所述的基准电源AVDD2用于给运算放大器供电且基准电源AVDD2的正相输出端与接地电容C1电连接；所述运算放大器的输出端与电阻R3的一端电连接，电阻R3的另一端与中央处理器的一个输入端电连接。

作为改进，所述的运算放大器为型号为OPA835 或者型号为OPA2835的电压反馈运算放大器。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种能直观地观察出用于杀菌的紫外光源的能量状态，以便有充分的时间进行更换光源的准备的脉冲光衰减测试方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种脉冲光衰减电路的测试方法，它包括以下步骤：      

(1)、光电转换模块将光信号转成电流信号，发送给电流转电压模块；

(2)、电流转电压模块将电流信号转换为电压信号后发送给电压放大模块；

(3)、电压放大模块将电流转电压模块传递过来的电压信号进行成正比例放大；

(4)、将电压放大模块放大的不规则脉冲电压信号，分别发送给脉冲阀值比较模块和中央处理器，当该电压信号值大于脉冲阀值比较模块中预先设定的值的时候，脉冲阀值比较模块发出触发信号启动中央处理器，中央处理器进行对大于脉冲阀值比较模块中预先设定的值的不规则脉冲电压信号值进行多点积分计算操作；

(5)、中央处理器将已经完成积分计算操作的信号值按照比例缩小后发送给显示模块。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种方便调整用于检测紫外光的检测部位，用以实现准确地对紫外光的捕捉的设有脉冲光衰减测试电路的装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种设有脉冲光衰减测试电路的装置，它包括装置本体和用于安装光电转换模块的壳体；所述的装置本体内设有电流转电压模块、电压放大模块、中央处理器、显示模块、脉冲阀值比较模块以及电源模块；所述的壳体与装置本体之间设有用于连通两者的USB数据线。

作为改进，所述的USB数据线套设有可弯折连接杆。

作为改进，它还包括254nm窄带滤光片；所述的壳体内设有用于安装光电转换模块的腔体；所述壳体的外壁上开设有用于镶嵌254nm窄带滤光片的开口，所述254nm窄带滤光片的外缘与开口的内壁贴合。

作为改进，所述壳体整体采用金属材料或者合金材料制成。

作为改进，所述壳体整体采用聚碳酸酯和聚丙烯腈合金而成的热可塑性塑胶制成。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：光电转换模块相当于完成了对脉冲光的采集，经过电压放大模块放大，本发明设置脉冲阀值比较模块，通过脉冲阀值比较模块对电压信号进行比较，当由电压放大模块发出的电压信号值大于我们预先设定的值的时候，脉冲阀值比较模块发出触发信号启动中央处理器，中央处理器进行对大于我们预先设定的电压信号值进行多点积分计算操作；中央处理器将已经完成积分计算操作的信号经过缩小后发送给显示模块。通过显示模块，我们可以地观察出用于杀菌的紫外光源的能量状态，即非常直观地查看到用于杀菌的紫外光源的强度，以便有充分的时间进行更换光源的准备。

其次，我们的设有脉冲光衰减测试电路的装置。所述的壳体与装置本体之间设有用于连通两者USB数据线。方便对于安装有用于安装光电转换模块的壳体的位置的调整，特别是当USB数据线套设有可弯折连接杆3的时候，在不借助外部支撑支架的前提下，现实了我们对安装有用于安装光电转换模块的壳体进行移动位置的操作，以找到一个相对较为合理的位置，来实现准确地对紫外光的捕捉。

另外一点还需要指出的是，通过设置 254nm窄带滤光片；所述的壳体内设有用于安装光电转换模块的腔体；所述壳体的外壁上开设有用于镶嵌254nm的窄带滤光片的开口，所述254nm窄带滤光片的外缘与开口的内壁贴合；这样子一来紫外光只能够从开口进入，也就是进入到光电转换模块中的光，经过了254nm的窄带滤光片的滤波，我们只捕捉波长为254nm左右的紫外光，避免了其他波段的光直接进入到光电转换模块中，首先是保证了最后测得紫外光的强度能够最准确地代表紫外光的灭菌效果，避免其他波段的光对最终的测试数据造成干扰，避免出现错误判断。其次我们通过过滤其他波段的紫外光，无意能够减小装置本体中的各个模块电路的工作负担，延长各个模块电路的使用寿命，最终保证了设有该电路的装置使用寿命。

最后一点需要指出的是，为了防止其他波段的紫外光，穿透壳体，进入到壳体的腔体中，我们采用金属材料或者合金材料制成壳体，或者采用聚碳酸酯和聚丙烯腈合金而成的热可塑性塑胶制成壳体。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图。

图2是本发明的装置本体与壳体分拆后的结构示意图。

图3是本发明的脉冲阀值比较模块与电压放大模块以及中央处理器整体的电路结构示意图。

图4是本发明的整体结构示意图。

图中所示：1、装置本体，101、显示屏，102、开关，103、充电接口，104、公线接头，2、壳体，201、开口，3、可弯折连接杆，301、母线接头，302、凹槽，4、254nm窄带滤波片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

附图1和附图3所示，本发明脉冲光衰减测试电路，它包括光电转换模块、电流转电压模块以及电源模块；它包括电压放大模块、中央处理器、显示模块以及脉冲阀值比较模块；所述光电转换模块、电流转电压模块、电压放大模块、中央处理器以及显示模块依次电连接；所述电源模块分别与电流转电压模块、电压放大模块、脉冲阀值比较模块以及中央处理器电连接；所述电压放大模块、脉冲阀值比较模块以及中央处理器依次电连接。所述的中央处理器为DSP芯片。所述的脉冲阀值比较模块包括运算放大器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、基准电压AVDD1和基准电压AVDD2；所述的运算放大器为型号为OPA835 或者型号为OPA2835的电压反馈运算放大器；基准电压AVDD1和基准电压AVDD2都采用3.3V恒电压；所述运算放大器的正相输入端与电压放大模块的输出端电连接；所述基准电压AVDD1与电阻R1的一端电连接，电阻R1的另一端分别与运算放大器的反相输入端以及电阻R2的一端电连接，电阻R2的另一端接地；所述的基准电源AVDD2用于给运算放大器供电且基准电源AVDD2的正相输出端与接地电容C1电连接；所述运算放大器的输出端与电阻R3的一端电连接，电阻R3的另一端与中央处理器的一个输入端电连接。

本发明脉冲光衰减测试方法，它包括以下步骤：

(1)、光电转换模块将光信号转成电流信号，发送给电流转电压模块；

(2)、电流转电压模块将电流信号转换为电压信号后发送给电压放大模块；

(3)、电压放大模块将电流转电压模块传递过来的电压信号进行成正比例放大；

(4)、将电压放大模块放大的不规则脉冲电压信号，分别发送给脉冲阀值比较模块和中央处理器，当该电压信号值大于脉冲阀值比较模块中预先设定的值的时候，脉冲阀值比较模块发出触发信号启动中央处理器，中央处理器进行对大于脉冲阀值比较模块中预先设定的值的不规则脉冲电压信号值进行多点积分计算操作；

(5)、中央处理器将已经完成积分计算操作的信号值按照比例缩小后发送给显示模块。

在实际应用中，中央处理器需要在几百个微秒内完成对不规则脉冲光的电压值进行多点积分操作，最终得到每个脉冲光的能量值（强度），并将值输出，显示在显示模块上，中央处理器需要采用DSP芯片，并非简单的单片机就能实现；其次脉冲阀值比较模块的核心是电压比较器电路模块，但是我们通过设定运算放大器的型号（选取型号为OPA835 或者型号为OPA2835的电压反馈运算放大器）、电阻R1的大小、电阻R2的大小、电阻R3的大小、电容C1的大小、基准电压AVDD1的大小和基准电压AVDD2的大小，电阻R1的大小我们选取0.6-2M欧姆，电阻R2的大小我们选取100-150K欧姆，电阻R3的大小我们选取80-150欧姆，电容C1的大小我们选取0.1μF左右。

附图2所示，本发明设有脉冲光衰减测试电路的装置，它包括装置本体1、254nm窄带滤光片4和用于安装光电转换模块的壳体2，所述的装置本体1内设有电流转电压模块、电压放大模块、中央处理器、显示模块、脉冲阀值比较模块以及电源模块；所述的壳体2内设有用于安装光电转换模块的腔体；所述的壳体2与装置本体1之间设有用于连通两者的USB数据线5，所述的USB数据线5上套设有可弯折连接杆3，在实际操作中，该可弯折连接杆3为圆柱体，其外表面上顺序间隔地设有凹槽302，使得连接杆3可弯折成不同曲度，用以找到一个相对较为合理的位置，来实现准确地对紫外光的捕捉。

紫外线杀菌就是通过紫外线的照射，破坏及改变微生物的DNA（脱氧核糖核酸）结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UVC紫外线，因为C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收，尤以波长253.7nm左右的紫外线最佳。因此在实际应用中，最佳的情况，我们是要检测波长253.7nm左右的紫外线（用于杀菌的光源）的强度（能量值），才能准确地判断出我们的外界用于杀菌的光源（紫外线）是否还具备较强的杀菌功能，鉴于上述的情况，我们采用了波长为254nm窄带滤波片4，就是只允许波长为254nm左右的紫外光通过的滤波片，这样子实施的目的是防止其他波长的紫外光进入到壳体2中，减小其他波长的光波被光电转换模块捕捉到的概率，避免造成我们装置本体1内的各个模块电路的负担，避免降低装置本体1内各个模块电路的使用寿命，为了防止其他波段的紫外光，穿透壳体，进入到壳体的腔体中，我们还做了改进，壳体2的外壁上开设有用于镶嵌254nm窄带滤光片4的开口201，254nm窄带滤光片4的外缘与开口202的内壁贴合，实现了254nm窄带滤光片与壳体2更好的配合，另外我们采用了金属材料或者合金材料制成壳体2，或者我们还可以选择采用聚碳酸酯和聚丙烯腈合金而成的热可塑性塑胶制成壳体2。

设有脉冲光衰减测试电路的装置在实施测试的过程中，如附图2所示，需要将可弯折连接杆3的公线接头301与装置本体1上的母线接头104连接，通过对套设在USB数据线5（在附图4中展示出来）上的可弯折连接杆3调整，使得壳体2处于一个利于捕捉到紫外光的位置，接着启动装置本体1上的启动开关102，装置本体1的侧面上还设有充电接口101，方便进行充电操作。

最后，从降低装置成本角度出发，我们仅仅采用了两位LED显示管，与显示模块连接的两位LED显示管设在我们的装置本体1的外表面上，即显示屏101，通过脉冲光衰减测试方法中，测得能量值（按比例缩小后）显示在两位LED显示管上，便于我们能够直观到用于杀菌的紫外光源的能量状态，以便有充分的时间进行更换光源的准备。