AOTF近红外光谱仪中信号检测的研究与设计

发布时间：2017-12-05 08:07

  本文关键词：AOTF近红外光谱仪中信号检测的研究与设计

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【摘要】：基于AOTF的近红外光谱仪具有结构稳固、测量速度快、精度高、准确性好等特点,本文针对AOTF近红外光谱仪设计一种检测系统,利用相关检测技术设计锁相放大电路实现微弱信号检测,采用直接数字频率合成技术实现程序化控制的波长自动扫描,完成了对AOTF近红外光谱仪检测系统中背景强度的测量,得到不同波长时的背景强度曲图。本文主要工作包括:1)介绍基于AOTF的近红外光谱仪检测系统结构:分析AOTF原理及其衍射光波长和驱动频率的调谐关系;利用单色光调制技术,确定基于单色光调制的AOTF近红外光谱仪系统方案设计;利用相关检测技术,确定基于锁相放大的信号检测部分方案设计。2)利用相关检测理论设计锁相放大电路,实现对微弱信号的提取:电路利用直接数字频率合成技术产生频率可调的参考信号,利用单色光调制技术实现噪声背景下微弱信号的周期化,利用移相电路实现有用信号与参考信号相位同步,最后利用相敏检波电路实现从噪声背景中提取微弱信号。在单锁相放大电路的基础上,设计双锁相放大电路,利用锁相环实现双路具有固定90°相位差的参考信号,提高了测量精度。3)利用直接数字频率合成技术实现AOTF扫频信号的产生与控制:利用AOTF分光的波长与其驱动信号频率有着一一对应的特点,采用直接数字频率合成技术产生特定频率的AOTF驱动信号;编写单片机控制程序实现在900nm-1700nm波长内扫频,扫频可以选择某个波长输出,也可以在整个扫描范围内实现自动全谱扫描,扫描步进波长在0.1-10nm可调。4)完成系统控制部分的软、硬件设计:单片机、信号发生、数据采集、串口通信以及电源管理等各部分的电路设计与制作;编写单片机程序实现上述电路控制。本文最后对锁相放大电路和AOTF近红外光谱仪检测系统进行了功能验证和性能分析,通过实验与调试,完成了AOTF近红外光谱仪检测系统的实现,基于单锁相放大电路的系统信噪比为2605:1,基本达到了预期的设计目标。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH744.1

【参考文献】

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1 王洁,余桂英,袁雷,郑颖君;红外AOTF调谐关系及其衍射光波长特性研究[J];中国计量学院学报;2005年03期

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本文编号：1254124