傅里叶变换红外光谱仪高速采样系统的研究
发布时间：2021-01-28 21:49
傅里叶变换近红外光谱分析法是当今分析检验工作最重要的技术之一。在光学分析法中,近红外光谱分析法是建立在分子吸收红外辐射的基础上的分析方法,其主要优势在于每一种化合物都存在红外吸收,因而可测范围非常广泛。现在,该方法主要应用于物质结构分析、反应机理研究及物质定性和定量分析等领域。由于利用近红外光谱包含的物质特征信息非常稳定、可靠和有效,该技术也常被用于如药品等特殊领域的物质分析。为确保分析安全性和有效性,对于红外光谱信息无差异采样问题就一直被人们所重视。本文的内容主要是介绍基于迈克尔逊干涉仪下的光谱信息采集系统的设计。文章首先简单介绍了FTIR光谱仪和采集电路的发展概况,主体部分详细介绍了FTIR光谱仪的原理、高速采样系统的硬件设计及软件设计部分。硬件设计有调理电路设计和采集电路的设计。其中调理部分包括对干涉信号的分段增益的设计、信号的放大和滤波设计。采集部分设计主要采用Σ-△ADC确定了系统具有12位采样精度和65Msps的转换速度;采用了Xilinx-s6系列的FPGA（现场可编程逻辑门阵列）为采样主控核心并对其外围存储和通讯进行的配置设计。采集部分实现了对干涉光数据高速实时采集及存...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
迈克尔逊干涉仪Fig2.1Michelsoninterferometer
合肥工业大学硕士学位论文围内，信号比较强；在该范围外，信号急速减弱。在引入程控图可以被分为如图中所示的三段。在红外分析技术中，我们通物质的光谱信息要具有可靠性和稳健性。我们通过设计精密的号的可靠性，然而在光谱测量过程中会有许多背景因素，因此，构建采样光谱矩阵，来应对采样过程光谱变动。将信号分别经过进行放大、滤波和采集，系统组成框图如下所示：
的整体设计的信号采集是以平稳性为前提，随着信息时代的发展，人们对信号多，也越来越不满足于仅在平稳条件下获取高精度的信号。因而，途径来研究在大动态范围下获取特征信号的方法。如今，研究人员性能的硬件电路设计和更好的软件算法设计来提高获取高精度的信统通过设计多路传感器形成阵列信号，并对阵元进行加权空域滤波噪比的期望信号。据前章的分析，我们得到 FTIR 光谱仪参考信号对主干涉的采集点0k，测量干涉信号频谱范围在（4KHZ-40KHZ）之间。光电转换器将转换为幅值 10mv 的余弦电压信号。为有助于信号的分析处理，我们取的信号放大后再进行滤波处理，最后再进行采集和处理。本章基容，主要介绍 FTIR 光谱仪基于 FPGA 时序控制的多路数据采集电路案、调理电路及 AD 转换电路设计，电路的整体设计框架如图所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应拉曼光谱成像数据去噪及其在植物细胞壁光谱分析中的应用[J]. 张逊,陈胜,吴博士,杨桂花,许凤. 分析化学. 2016(12)
[2]红外光谱技术在物证鉴定中的应用[J]. 余静,张云,庞松颖,王继芬. 光谱学与光谱分析. 2016(09)
[3]基于电化学分析法定量检测MicroRNA的生物传感器[J]. 李甫梧,王丽华,宋世平. 辐射研究与辐射工艺学报. 2016(03)
[4]不同结构红外光导探测器组件光串分析[J]. 汪洋,刘大福,徐勤飞,王妮丽,李雪,龚海梅. 红外与激光工程. 2016(04)
[5]基于导数光谱融合建模的红外光谱定量分析方法[J]. 李志刚,彭思龙,杨妮,王巧云,吕江涛,呼晓飞. 分析化学. 2016(03)
[6]鉴别玉米杂交种纯度的近红外光谱分析技术研究[J]. 黄华军,严衍禄,申兵辉,刘哲,顾建成,李绍明,朱德海,张晓东,马钦,李林,安冬. 光谱学与光谱分析. 2014(05)
[7]基于Android智能手机的现场质量检验数据采集方法[J]. 李成,吴唐越. 上海电机学院学报. 2014(01)
[8]基于压缩感知的鲜食葡萄冷链物流监测方法[J]. 肖新清,齐林,傅泽田,张小栓. 农业工程学报. 2013(22)
[9]基于FPGA的高速数据采集系统设计[J]. 关守平,尤富强,董国伟. 控制工程. 2013(05)
[10]空间中波红外线列过采样探测系统设计[J]. 李真真,陈凡胜. 红外技术. 2012(12)
硕士论文
[1]基于FPGA的数据采集系统[D]. 徐龙飞.中北大学 2014
[2]高速数据采集、存储及处理系统设计[D]. 李毅.西安电子科技大学 2009
[3]基于ARM9的嵌入式数据采集系统设计[D]. 黄建权.哈尔滨工程大学 2008
[4]基于FPGA的多通道同步数据采集系统设计[D]. 万振华.西安电子科技大学 2008
[5]基于DSP的数据采集与处理系统的设计与实现[D]. 赵迎辉.西南交通大学 2006
[6]基于DSP和FPGA的多路数据采集系统的设计与实现[D]. 潘国栋.哈尔滨工程大学 2002
本文编号：3005749
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
迈克尔逊干涉仪Fig2.1Michelsoninterferometer
合肥工业大学硕士学位论文围内，信号比较强；在该范围外，信号急速减弱。在引入程控图可以被分为如图中所示的三段。在红外分析技术中，我们通物质的光谱信息要具有可靠性和稳健性。我们通过设计精密的号的可靠性，然而在光谱测量过程中会有许多背景因素，因此，构建采样光谱矩阵，来应对采样过程光谱变动。将信号分别经过进行放大、滤波和采集，系统组成框图如下所示：
的整体设计的信号采集是以平稳性为前提，随着信息时代的发展，人们对信号多，也越来越不满足于仅在平稳条件下获取高精度的信号。因而，途径来研究在大动态范围下获取特征信号的方法。如今，研究人员性能的硬件电路设计和更好的软件算法设计来提高获取高精度的信统通过设计多路传感器形成阵列信号，并对阵元进行加权空域滤波噪比的期望信号。据前章的分析，我们得到 FTIR 光谱仪参考信号对主干涉的采集点0k，测量干涉信号频谱范围在（4KHZ-40KHZ）之间。光电转换器将转换为幅值 10mv 的余弦电压信号。为有助于信号的分析处理，我们取的信号放大后再进行滤波处理，最后再进行采集和处理。本章基容，主要介绍 FTIR 光谱仪基于 FPGA 时序控制的多路数据采集电路案、调理电路及 AD 转换电路设计，电路的整体设计框架如图所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应拉曼光谱成像数据去噪及其在植物细胞壁光谱分析中的应用[J]. 张逊,陈胜,吴博士,杨桂花,许凤. 分析化学. 2016(12)
[2]红外光谱技术在物证鉴定中的应用[J]. 余静,张云,庞松颖,王继芬. 光谱学与光谱分析. 2016(09)
[3]基于电化学分析法定量检测MicroRNA的生物传感器[J]. 李甫梧,王丽华,宋世平. 辐射研究与辐射工艺学报. 2016(03)
[4]不同结构红外光导探测器组件光串分析[J]. 汪洋,刘大福,徐勤飞,王妮丽,李雪,龚海梅. 红外与激光工程. 2016(04)
[5]基于导数光谱融合建模的红外光谱定量分析方法[J]. 李志刚,彭思龙,杨妮,王巧云,吕江涛,呼晓飞. 分析化学. 2016(03)
[6]鉴别玉米杂交种纯度的近红外光谱分析技术研究[J]. 黄华军,严衍禄,申兵辉,刘哲,顾建成,李绍明,朱德海,张晓东,马钦,李林,安冬. 光谱学与光谱分析. 2014(05)
[7]基于Android智能手机的现场质量检验数据采集方法[J]. 李成,吴唐越. 上海电机学院学报. 2014(01)
[8]基于压缩感知的鲜食葡萄冷链物流监测方法[J]. 肖新清,齐林,傅泽田,张小栓. 农业工程学报. 2013(22)
[9]基于FPGA的高速数据采集系统设计[J]. 关守平,尤富强,董国伟. 控制工程. 2013(05)
[10]空间中波红外线列过采样探测系统设计[J]. 李真真,陈凡胜. 红外技术. 2012(12)
硕士论文
[1]基于FPGA的数据采集系统[D]. 徐龙飞.中北大学 2014
[2]高速数据采集、存储及处理系统设计[D]. 李毅.西安电子科技大学 2009
[3]基于ARM9的嵌入式数据采集系统设计[D]. 黄建权.哈尔滨工程大学 2008
[4]基于FPGA的多通道同步数据采集系统设计[D]. 万振华.西安电子科技大学 2008
[5]基于DSP的数据采集与处理系统的设计与实现[D]. 赵迎辉.西南交通大学 2006
[6]基于DSP和FPGA的多路数据采集系统的设计与实现[D]. 潘国栋.哈尔滨工程大学 2002
本文编号：3005749
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