深圳市威視佰科科技有限公司劉瑋獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉深圳市威視佰科科技有限公司申請的專利一種全波長范圍光譜傳感器、物質分析的系統及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115184280B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210807376.8,技術領域涉及:G01N21/25;該發明授權一種全波長范圍光譜傳感器、物質分析的系統及方法是由劉瑋;程建軍;張涵;王文港;黃利國設計研發完成,并于2022-07-08向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種全波長范圍光譜傳感器、物質分析的系統及方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種全波長范圍光譜傳感器、物質分析的系統及方法,傳感器解決方案的組件包括:鍍金陶瓷基板上的結構、一系列紫外波長區域的金屬氧化物發射器、一系列可見光波長區域的有機發射器,近紅外波長區域的一系列有機發射器、互補金屬氧化物半導體CMOSUV?Vis檢測、用于NIR檢測的砷化銦鎵InGaAs窗口950?1700nm,以及一個微電路,用于控制時間序列的發光檢測,具有傅里葉變換濾波,以消除環境噪聲并隔離信號,高度緊湊的集成傳感器可提供快速、穩定和可重復的光譜陣列數據,涵蓋約200至1700nm的整個波長范圍。
本發明授權一種全波長范圍光譜傳感器、物質分析的系統及方法在權利要求書中公布了:1.一種全波長范圍光譜傳感器,包括支持四個功能區的鍍金絕緣基板,其包括第一功能區、第二功能區、第三功能區以及第四功能區,其中,第一功能區包括多個紫外光發射器,發射波長范圍為200nm-400nm;第二功能區包括多個可見光發射器,發射波長范圍為400nm-800nm,第三功能區包括多個近紅外發射器,發射波長范圍為800nm-1700nm,第四功能區包括第一檢測窗口和第二檢測窗口,其中第一檢測窗口包括一個或多個CMOS檢測器,用于檢測200nm-950nm范圍內的波長,第二檢測窗口包括一個或多個InGaAs檢測器,用于檢測950-1700nm范圍內的波長; 波長范圍200nm-1700nm的阻擋壁,由第一、第二和第三功能區限定,該阻擋壁包圍第四功能區; UV-NIR透明玻璃,覆蓋第一、第二、第三和第四功能區,并充滿惰性氣體的內部空間; 還包括用于控制發光檢測的微電路; 所述絕緣基板為氮化鋁基板; 所述第一功能區設置在基板的頂部區域,第二功能區設置在第一功能區下方且在基板的左半邊,第三功能區設置在基板的底部區域,第一功能區下方且位于基板的右半邊,其中第四功能區位于基板的中央位置,與所述第一功能區在水平面上鄰接; 所述第一功能區、第二功能區和第三功能區中的每一個分別包括多個隔間; 所述第一功能區具有八個單獨的隔間,每個隔間包括8個紫外光發射器,所述發射器包括250nm、260nm、270nm、280nm、365nm、375nm、383nm和393nm的發射中心,每個發射中心±6nm; 可見光發射器采用有機發光材料; 所述第二功能區具有十二個隔間; 多個可見光發射器包括布置在十二個隔間內的十六個發射器,其中八個所述多個可見光發射器為單層布局,另外八個所述多個可見光發射器為雙層布局,可見光發射器包括450nm、460nm、515nm、525nm、560nm、570nm、602nm、612nm、625nm、635nm、662nm、672nm、695nm、705nm、798nm和808nm的發射中心,每個±6nm; 第三功能區具有十個隔間,每個隔間包括多個NIR發射器中的一個或多個;所述NIR發射器采用有機發光材料; 多個NIR發射器包括布置在所述十個隔間內的二十個發射器,每個隔間包括所述多個發射器中的兩個,所述發射器包括為:845nm、855nm、884nm、894nm、928nm、938nm、967nm、977nm、993nm、1003nm、1195nm、1205nm、1291nm、1301nm、 1453nm、1463nm、1531nm、1541nm、1643nm和1653nm的發射中心,各±6nm; 第四功能區具有第一、第二CMOS檢測窗口和第一、第二InGaAs檢測窗口,其中,所述第一CMOS檢測窗口和第一InGaAs檢測窗口與信號通道相關聯并且第二CMOS和第二InGaAs檢測窗口與參考通道相關聯; 所述第一功能區、第二功能區和第三功能區由調光控制器控制以提供時序上的發射序列,其中第四功能區由模擬前端控制器利用正確的窗口在時域中拾取正確的信號,然后將信號傳遞到主控制器進行進一步處理,然后通過BLE或USB傳輸到互聯網云連接的設備小工具; 所述微電路包括主控制器,用于進行傅里葉變換濾波,對每一個發射光進行數字調制,使其具有特定的頻率,其中,經過傅里葉變換后變換,從環境中去除異常頻率,從而在反向傅里葉變換后去除輸出信號中的噪聲; 將返回的離散光譜數據陣列與高斯元素進行擬合,得到最終的光譜輸出; 上述傳感器為了覆蓋從紫外到中近紅外的全波長范圍,紫外光發射器采用金屬氧化物材料,可見光和近紅外光發射器采用有機發光材料,以及兩組檢測窗口,所述兩組檢測窗口中的一組,即CMOS用于檢測200nm-950nm波長,另外一組,即InGaAs用于檢測950nm-1700nm波長,集成在氮化鋁基板,總共將44種不同的發射器材料應用在一起,覆蓋范圍為200nm-1700nm,光譜分辨率為10-25nm;基板頂部有一個UV-NIR透明玻璃,背面有控制電路,能夠通過不同的發光材料在時間序列上對不同波長的光進行數字調制發射;檢測窗口獲取的信號經過傅里葉變換濾波處理以去除環境噪聲,然后重建全光譜;這種高度緊湊的集成傳感器可提供快速、穩定和可重復的光譜陣列數據,涵蓋從200到1700nm的整個波長范圍,該傳感器能夠為任何光譜傳感目的提供微型、高度緊湊和寬波長范圍的覆蓋范圍,有利地適用于工業環境和消費電子產品。
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