【摘 要】
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数据采集系统是微型光谱仪的重要组成部分,决定了微型光谱仪的体积大小、成本高低等性能指标。CCD和CMOS图像传感器是微型光谱仪数据采集系统常用的两种探测器,用于采集光线
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数据采集系统是微型光谱仪的重要组成部分,决定了微型光谱仪的体积大小、成本高低等性能指标。CCD和CMOS图像传感器是微型光谱仪数据采集系统常用的两种探测器,用于采集光线并利用光电效应将光信号转变为电信号,是数据采集系统最重要的部分之一。本文采用日本滨松的高性能线阵CMOS图像传感器S11639-01作为数据采集系统的探测器,设计了一款紧凑型微型光谱仪数据采集系统。图像传感器的驱动及数据采集系统控制均采用ARM Cortex-M7内核的32位处理器STM32H743芯片。数据转换采用STM32芯片内置的16位中高速模数转换器,数据传输采用STM32芯片内置的通用串行总线(USB)模块,同时通过USB接口给系统供电。因此数据采集系统具有结构紧凑、体积小、重量轻、便携性好的特点。在实验方面,首先参比检测光路对数据采集系统电路性能进行测试,检测光路由衰减片、光功率计、半透半反镜等组成,光源是三种固定波长的稳定激光源。经测试,电路系统测量时具有随机误差小、线性度(电压-光强、电压-积分时间)高、像素均匀性好、波长响应度准确等特点。然后,搭建了由入射狭缝、平场凹面光栅组成的光路系统,通过标准低压汞氩灯和标准卤钨灯光源对由数据采集系统和光路系统组成的微型光谱仪进行光谱测试,并对获取的光谱数据进行处理(波长标定、光谱自动寻峰)。经测试,数据采集系统的性能具有分辨率高、传输实时、线性度(电压-积分时间)高、精确度高等特点。
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