QE65000控制平台开发与功能扩展

发布时间：2020-04-29 07:56

【摘要】：作为自然资源的宝库,海洋逐渐引起了越来越多的人的重视,深海探测的重要性日益凸显。相对于取样分析,原位、实时、连续探测在开展深海研究、深海竞争方面无疑具有更大的优势,而光谱类测量恰能满足这样的需求。在这样的背景下光谱探测系统的研究获得了长足的进步,而光谱仪作为光谱探测系统的核心部件,重要性不言而喻。在深海探测领域内,光谱仪小型化的趋势明显。 由Ocean Optics公司生产的QE65000型科研级光谱仪结合了检测器、光学工作台和电子器件的功能,量子效率可达90%,并具有很高的信噪比和快速的信号处理能力,适用于多种光谱系统。Ocean Optics公司随机提供了用于光谱测量的SpectraSuite软件,在一般的应用中,通过USB接口与PC机连接即可完成光谱的测量工作；用户也可以按照自己的需求,根据厂商提供的开发包进行软件开发。除了USB接口之外,QE65000还提供了30针的复合串行口,其中包括RS-232串口连接方式,同样可以实现QE65000的全部功能。虽然USB连接方式能够提供完整的光谱测量解决方案,基本能够满足普通用户的需求,但是这种连接方式对上位机设备要求较高,相应的整套光谱测量系统的体积和功耗都会受到较大的影响。RS-232接口硬件要求较低,控制方式相对灵活；通过开发串口通信完全可以对QE65000进行控制,实现光谱采集功能。这样可以使其脱离PC机平台进行工作,甚至可以作为小型探测系统的控制核心,在对体积和功耗较为敏感的领域有较大的应用空间。 本文主要进行QE65000串口控制功能的开发工作。在详细阅读了QE65000的技术文档以及典型应用案例后,对QE65000光谱仪的光路、QE65000的内部电路结构、USB通讯控制芯片CY7C68013、30针专用接口以及CCD探测器等进行了深入的分析,设计了实验方案。首先对专用接口转接器进行改造,使其能够满足RS-232串口通信的硬件需求；然后在对OEM手册中的各种命令及操作规程进行了深入了解的基础上,设计光谱采集流程；软件设计方面,综合可移植性等因素,选用C++语言及CSerialPort类,编写了串口通信程序,使QE65000能够与PC机进行串口通信。调试成功后,对低压汞灯的发射光谱进行了测试,成功采集到了多组光谱数据,并与QE65000随机软件测量的光谱进行了比较。经验证QE65000可以通过串口控制实现光谱采集的功能,采集的光谱与通过USB口采集到的光谱基本一致。 由于PC平台开发、调试工具较为丰富,所以目前控制系统通过PC机进行开发。在以后的工作中,可以通过程序移植,实现单片机对QE65000进行全面的控制,这为探测系统的小型化做出了有益的探索。
【图文】：

图2一1物质吸收的光谱曲线[11l光光谱法光谱法是1964年之后发展起来的分析方法，是根据原子在荧光强度进行定量分析的发射光谱分析法〔121。由原子吸收特征辐射之后跃迁到较高能级，而后又跃迁回到时发射出的与原激发辐射波长相同或者不同的辐射即原子可以分为共振荧光、非共振荧光与敏化荧光等三种类型。相同的荧光称为共振荧光。如果荧光的波长与激发光不同当受激发的原子与另一种原子碰撞时，将激发能传递给另

206目)』 0014巨)]挂0户f(mg一l，一‘，图2一1物质吸收的光谱曲线[11l2.1.2原子荧光光谱法原子荧光光谱法是1964年之后发展起来的分析方法，是根据原子在辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的发射光谱分析法〔121。气态自由原子吸收特征辐射之后跃迁到较高能级，而后又跃迁回到基态或较低能级，同时发射出的与原激发辐射波长相同或者不同的辐射即原子荧光〔’3〕。原子荧光可以分为共振荧光、非共振荧光与敏化荧光等三种类型。发射与原吸收线波长相同的荧光称为共振荧光。如果荧光的波长与激发光不同，则称非共振荧光。当受激发的原子与另一种原子碰撞时，将激发能传递给另一个原子使其激发，，后者再由辐射形式去激发而发射荧光即为敏化荧光〔闭。原子荧光光谱法的优点包括:检出限较低，灵敏度较高;干扰比较少
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P715

【参考文献】

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1 徐伟;马兆铭;王克家;石小巍;;深海甲烷激光拉曼光谱原位探测器的研究[J];传感器与微系统;2008年06期

2 扈啸,张s

本文编号：2644383