ST MCU Finder
安装免费手机应用,
寻找理想的ST MCU

[应用相关] STM32单片机的光谱仪数据采集与处理系统

[复制链接]
1515|77
 楼主 | 2019-8-19 12:26 | 显示全部楼层
分析光谱仪探测系统的特点,制定整个系统的实施方案,包括ccD的选
型、ccD的安装位置;微处理器的选型,要实现的功能;上位机的显示
方式及功能等。
设计了探测系统的硬件电路,具体包含ccD的驱动电路,模数转换器的
采集电路,USB传输电路,SD卡存储电路和微处理器的基本配置电路。
实现了微处理器的驱动开发软件,软件包括产生CCD驱动信号,控制CCD
积分时间,产生模数转换器的触发采集信号,完成底层USB驱动开发和
USB与上位机的通信实现。
实现了上位机应用程序的开发,上位机的开发使用Visual Studio 2008集
成开发平台,程序通过USB接收微控制器发来的数据,完成波长定标,
数据平滑滤波后显示光谱图像。

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:26 | 显示全部楼层
    在1859年,本生和基尔霍夫制成了世界上第一台实用的光谱仪,并利用这
台仪器系统地研究各物质产生的光谱,在1940年,Arnold Beckman制作了第一
台商用的紫外可见分光光度计(the Beckman DU)}2}。此后,科学家们在不断研究
中发现各种物质在一定条件下都有自己的特征光谱,从此就建立了光谱分析的基
础,并创建了光谱分析法。很快这种光谱分析方法便成了物理学、化学、生物学
和医学等学科中分析物质的重要手段。光谱仪器最早的成就是促使人们不断发现
新的元素,从此以后,科学工作者对光谱分析方法越来越感兴趣,一方面他们不
断开展光谱实验研究工作;另一方面他们为了新的应用需求而不断的改进现有的
光谱仪器,使得光谱技术及仪器得到不断的发展。

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:27 | 显示全部楼层
    在光谱仪发展过程中,为了使得功能不断提高,仪器的体积也变得庞大起来,
结构变得复杂,价格昂贵,安装及调试也比较困难,这样虽然能够满足实验室中
高精度科学分析的需求,但是在实验室以外的使用将受到很大的限制,对于野外
地质勘探、海洋生物分析等需要实时测量的应用领域,这些实验室的仪器限于体
积将无法现场使用。因此,微型化、集成化的光谱仪将成为发展的必然趋势[[3]

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:27 | 显示全部楼层
    近些年来,随着对海洋资源的开发,越来越多的技术和仪器投入到深海探测
中,激光拉曼光谱技术目前是实现对深海海底固、液、气态目标物原位、实时、
连续、无接触测试的重要技术手段。随着探测深度的提高,对仪器功耗、体积提
出更高要求,而光谱仪的微型化、集成化能够降低成本,减少系统功耗,这也是
传统光谱仪无法实现的,同样在对体积、功耗及便携要求较高的场合都需要微型
光谱仪来完成工作。

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:27 | 显示全部楼层
    1.微电子领域的图像检测仪器得到迅猛发展,常见的有:CCD(Charge
Coupled Devices,电荷藕合器件)阵列、CMOS(Complementary Metal Oxide
Semiconductor,互补金属氧化物)、PDA(Photoelectric Diode Array,光电二极管
阵列)等,这些图像探测器内置多个检测单元,并且具有自动扫描的功能,能够
同时测量一定光谱范围内的光谱信号,并快速地将光谱数据输出,而更高要求的
探测器可以集成器件制冷功能,可以更好地降低器件的暗噪声等。
    2.在微处理器领域,功能强大、集成度高的芯片不断涌现,使得光谱仪的电
路设计部分变得更加简单,电路中外围芯片的使用数量不断减少,电路板的面积
能够大为减小,而且随着高传输速率接口的出现,使得微处理器与计算机之间的
通信更加高效、方便。
    3.计算机突飞猛进也使得光谱仪微型化成为可能,现在计算机的处理速度越
来越快,能够在短时间内处理大批的光谱数据,大大降低了高速获得和处理光谱
数据的成本,而且计算机体积可以做的越来越小,使得计算机加上光谱仪一套系
统可以放入一个便携式箱子中,可以满足现场检测的需求。

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:28 | 显示全部楼层
光谱仪是一个光电系统结合的整体,前级为系统的分光装置,后级为光谱探测及处理装置元件接收面上:将要探测的光从入射狭缝进入,经过光栅分离后投射在光电转换,经过光电转换后将电信号适当放大、缓冲后进入数模转换器中,然后将转换后的结果在显示器中绘制出光谱的变化。其中,采集到的信重要的影响号的处理显示,它的工作效率、速度、体积大小光谱探测系统作为对对光谱仪微型化有着,硬件设计的好坏也直接影响着光谱仪微型化的实用性发展。

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:28 | 显示全部楼层
959125d5a255ce92b1.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:28 | 显示全部楼层
    美国Ocean Optic公司是有名的微型光谱仪提供商,从初期的USB2000+及随
后的USB4000和科学级QE65000等都是其代表性产品。以USB4000为例,它
作为新一代光谱仪中的旗舰产品,内部为东芝公司的3648像素的线阵CCD探测
器以获得更高的信噪比。带有自动清零功能的16位A/D转换器,4种触发模式,
并且可以根据温度变化来进行暗噪声校正。模块化的USB4000光谱仪可以响应
从350到1000nm的光谱范围,USB4000可通过USB2.0接口与电脑连接或通过
RS-232系列接口,在连接USB后,可以依靠USB接口供电[[15]
583925d5a258582192.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:29 | 显示全部楼层
荷兰Avantes公司的AvaSpec系列光纤光谱仪采用对称式的Czerny-Turner光学平台,能够在较宽的谱段范围内获得更高的光学分辨率,并且容易消除杂散光的干扰,可以在近红外谱段有更出色的色散效应等。以AvaSpec-2048为例,内部带有2048个像素的线阵CCD探测器,配有标准SMA光纤接头,内置了14位的AD转换卡和高速USB2.0接口。它提供多种不同闪耀波长和色散系数的光栅供选择,测量的波长范围为200-1100nmo

471235d5a25a36e6d8.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:29 | 显示全部楼层
图1-2为Avantes公司开发的一款新型电路板,运行频率可达64MHz,配有16位AD转换器和USB2.0/RS232接口。它可以支持多种新型探测器和高速(USB2.0)及无线(Bluetooth蓝牙,另外还可放置高速SD卡作为板载存储介质,使光谱仪可以脱离计算机而独立工作,主板上面引出多路数字IO接口,其中有13个可编程的IO端口,还有2个模拟输出口和2个模拟输入口,这些IO口可控制数据采集的触发信号、控制激光器打开关闭等。电路板默认为USB供电,也可以外接12V直流供电。此电路板是新的avaspec-USB2平台光谱仪的一部分,可兼容多种型号的探测器

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:30 | 显示全部楼层
769005d5a25d8b3e13.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:31 | 显示全部楼层
738665d5a262b102e9.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:32 | 显示全部楼层
102565d5a2649d9549.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:32 | 显示全部楼层
782855d5a265653fbb.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:32 | 显示全部楼层
376715d5a26776a942.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:33 | 显示全部楼层
456145d5a268fae3be.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:34 | 显示全部楼层
光栅是由一系列等宽又等间隔的刻线组成的,刻线密度可以由使用的光谱范围而定。光栅可分为投射式和反射式两种类型,光谱仪中经常用的反射式光栅有平面光栅和凹面光栅。平面反射光栅是目前光栅单色器中经常使用的,它是在高精度平面上刻有一系列等宽而又等间距的平行刻痕,平行光束以一定角度处入射到光栅平面上,经光栅刻线衍射后,衍射光束经过物镜的聚合,并在焦平面上发生干涉
640045d5a26c39c4e2.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:34 | 显示全部楼层
554355d5a26d5943bc.png 818915d5a26e682be4.png

使用特权

评论回复
 楼主 | 2019-8-19 12:35 | 显示全部楼层
938925d5a26fb01d6d.png

使用特权

评论回复
扫描二维码,随时随地手机跟帖
*滑动验证:
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

我要发帖 投诉建议 创建版块 申请版主

快速回复

您需要登录后才可以回帖
登录 | 注册
高级模式

论坛热帖

在线客服 快速回复 返回顶部 返回列表