MEMS扫描微镜光谱仪的嵌入式系统研究
发布时间：2021-07-02 23:24
MEMS扫描微镜是决定基于MEMS扫描微镜的长波近红外光谱仪分光系统稳定性的核心器件之一。采用稳定性更高的谐振频率500Hz的MEMS扫描微镜替换原有不稳定的谐振频率为50Hz的MEMS扫描微镜是提高光谱仪的稳定性的重要手段。由于MEMS扫描微镜的谐振频率的提高以及驱动信号的要求不同,相应的嵌入式系统的硬件、软件架构也需要重新设计,尤其是相关的光电转换电路的带宽、数据采集的速率都需要提高十倍以上,涉及到的MEMS驱动电路的驱动信号的频率不仅需要提高十倍,而且要求是达到峰峰值50V以上的高压脉冲信号。本研究工作围绕以上核心问题,在不改变光路结构的情况下,设计实现了500Hz的MEMS扫描微镜驱动模块、符合系统性能要求的带模拟PID温控电路的光电转换与放大模块、高速的数据采集模块。同时,将这些新的电路模块整合成了基于STM32F103与FPGA技术的、符合光谱仪性能要求的嵌入式系统。研究工作所涉及的原理与方法,对于实现高稳定性的基于MEMS微镜的长波近红外光谱仪具有指导与借鉴意义。
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
立特罗光路
第二章 MEMS 扫描微镜光谱仪的嵌入式系统整体分析2.1.3 50Hz 与 500Hz 扫描微镜MEMS扫描微镜主要由扭转梁(TorsionBeam)、微镜反射板(MicromirrorReflectPlate)、电极(Electrode)、锚(Anchor)和衬底(Substrate)构成[18]，其结构如图 2.4 所示。其工作原理如图 2.5 所示[19]，激光束(Laser Beam)经过聚焦棱镜(Focus Lens)聚焦后入射到反射板(Reflector)，再反射到微镜(MicroMirror)。调节器将微镜的反射板与两电极连接起来。静电驱动就是在反射板与电极(Electrodes)间接入驱动电压后，两者之间存在静电力使微镜可以转动[20]。经反射板反射到观察屏幕(Observation Screen)的激光束因此呈现出明暗相间的条纹，显示出图像。
第二章 MEMS 扫描微镜光谱仪的嵌入式系统整体分析2.1.3 50Hz 与 500Hz 扫描微镜MEMS扫描微镜主要由扭转梁(TorsionBeam)、微镜反射板(MicromirrorReflectPlate)、电极(Electrode)、锚(Anchor)和衬底(Substrate)构成[18]，其结构如图 2.4 所示。其工作原理如图 2.5 所示[19]，激光束(Laser Beam)经过聚焦棱镜(Focus Lens)聚焦后入射到反射板(Reflector)，再反射到微镜(MicroMirror)。调节器将微镜的反射板与两电极连接起来。静电驱动就是在反射板与电极(Electrodes)间接入驱动电压后，两者之间存在静电力使微镜可以转动[20]。经反射板反射到观察屏幕(Observation Screen)的激光束因此呈现出明暗相间的条纹，显示出图像。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的多普勒雷达测速系统设计[J]. 李锦明,张虎威,高文刚,郭淳. 电子器件. 2017(06)
[2]基于FPGA的红外光谱信号采集系统设计[J]. 李亮,方勇华,赵彦东,杨敏. 大气与环境光学学报. 2016(04)
[3]电热式微机电系统微镜傅里叶变换红外光谱仪[J]. 陆安江,张正平,白忠臣,陈巧,秦水介. 红外与激光工程. 2016(05)
[4]InGaAs多路偏振探测器高精度温控系统[J]. 王晓光,钱小东,洪津,胡亚东,张爱文,鲍健. 电光与控制. 2016(05)
[5]基于双端口通信的光栅光谱仪设计方法[J]. 侯喜报,张志辉,刘磊,韩顺利,罗文建. 光学仪器. 2016(01)
[6]低暗电流InGaAs-MSM光电探测器[J]. 闫欣,汪韬,尹飞,倪海桥,牛智川,辛丽伟,田进寿. 光子学报. 2015(06)
[7]光声光谱仪微弱信号检测电路的低噪声设计[J]. 赵彦东,方勇华,刘家祥,王安静. 压电与声光. 2015(01)
[8]基于静态固体斜楔干涉的红外探测技术[J]. 王耀利,温廷敦,王志斌,张瑞,黄艳飞,陈友华. 红外与激光工程. 2014(10)
[9]基于MEMS微镜的长波近红外光谱仪的设计与实现[J]. 叶坤涛,董太源,贺文熙,李玉晓,程显明,李广勇,李昊宇,徐晓轩. 光谱学与光谱分析. 2014(10)
[10]光电二极管低噪声放大电路的设计[J]. 李汉超,刘士兴,鲁迎春,黄俊杰. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(08)
硕士论文
[1]基于32位ADC的高精度数据采集系统设计[D]. 徐飞.吉林大学 2017
[2]高速电路系统中平面型EBG与DGS的电源噪声抑制技术研究[D]. 李翱.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于FPGA的远距离多节点光纤传输系统设计与实现[D]. 许义宝.安徽大学 2017
[4]电力机车车顶绝缘检测装置的研究与设计[D]. 李淼.湖南工业大学 2016
[5]提高便携式近红外光谱仪精度的改进研究[D]. 季绪飞.吉林大学 2016
[6]基于ARM7的光谱采集系统的设计[D]. 石骏.电子科技大学 2016
[7]提高流量计检定台检测效率方法研究[D]. 刘晓飞.华南理工大学 2015
[8]基于FPGA的探测器接口及近红外数据分析研究[D]. 樊红星.中国农业机械化科学研究院 2015
[9]基于FPGA的DSP高速图像缓存硬件模块设计[D]. 胡智源.华中科技大学 2015
[10]傅里叶变换光谱仪干涉信号数据获取研究[D]. 盛灏.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
本文编号：3261379
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
立特罗光路
第二章 MEMS 扫描微镜光谱仪的嵌入式系统整体分析2.1.3 50Hz 与 500Hz 扫描微镜MEMS扫描微镜主要由扭转梁(TorsionBeam)、微镜反射板(MicromirrorReflectPlate)、电极(Electrode)、锚(Anchor)和衬底(Substrate)构成[18]，其结构如图 2.4 所示。其工作原理如图 2.5 所示[19]，激光束(Laser Beam)经过聚焦棱镜(Focus Lens)聚焦后入射到反射板(Reflector)，再反射到微镜(MicroMirror)。调节器将微镜的反射板与两电极连接起来。静电驱动就是在反射板与电极(Electrodes)间接入驱动电压后，两者之间存在静电力使微镜可以转动[20]。经反射板反射到观察屏幕(Observation Screen)的激光束因此呈现出明暗相间的条纹，显示出图像。
第二章 MEMS 扫描微镜光谱仪的嵌入式系统整体分析2.1.3 50Hz 与 500Hz 扫描微镜MEMS扫描微镜主要由扭转梁(TorsionBeam)、微镜反射板(MicromirrorReflectPlate)、电极(Electrode)、锚(Anchor)和衬底(Substrate)构成[18]，其结构如图 2.4 所示。其工作原理如图 2.5 所示[19]，激光束(Laser Beam)经过聚焦棱镜(Focus Lens)聚焦后入射到反射板(Reflector)，再反射到微镜(MicroMirror)。调节器将微镜的反射板与两电极连接起来。静电驱动就是在反射板与电极(Electrodes)间接入驱动电压后，两者之间存在静电力使微镜可以转动[20]。经反射板反射到观察屏幕(Observation Screen)的激光束因此呈现出明暗相间的条纹，显示出图像。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的多普勒雷达测速系统设计[J]. 李锦明,张虎威,高文刚,郭淳. 电子器件. 2017(06)
[2]基于FPGA的红外光谱信号采集系统设计[J]. 李亮,方勇华,赵彦东,杨敏. 大气与环境光学学报. 2016(04)
[3]电热式微机电系统微镜傅里叶变换红外光谱仪[J]. 陆安江,张正平,白忠臣,陈巧,秦水介. 红外与激光工程. 2016(05)
[4]InGaAs多路偏振探测器高精度温控系统[J]. 王晓光,钱小东,洪津,胡亚东,张爱文,鲍健. 电光与控制. 2016(05)
[5]基于双端口通信的光栅光谱仪设计方法[J]. 侯喜报,张志辉,刘磊,韩顺利,罗文建. 光学仪器. 2016(01)
[6]低暗电流InGaAs-MSM光电探测器[J]. 闫欣,汪韬,尹飞,倪海桥,牛智川,辛丽伟,田进寿. 光子学报. 2015(06)
[7]光声光谱仪微弱信号检测电路的低噪声设计[J]. 赵彦东,方勇华,刘家祥,王安静. 压电与声光. 2015(01)
[8]基于静态固体斜楔干涉的红外探测技术[J]. 王耀利,温廷敦,王志斌,张瑞,黄艳飞,陈友华. 红外与激光工程. 2014(10)
[9]基于MEMS微镜的长波近红外光谱仪的设计与实现[J]. 叶坤涛,董太源,贺文熙,李玉晓,程显明,李广勇,李昊宇,徐晓轩. 光谱学与光谱分析. 2014(10)
[10]光电二极管低噪声放大电路的设计[J]. 李汉超,刘士兴,鲁迎春,黄俊杰. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(08)
硕士论文
[1]基于32位ADC的高精度数据采集系统设计[D]. 徐飞.吉林大学 2017
[2]高速电路系统中平面型EBG与DGS的电源噪声抑制技术研究[D]. 李翱.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于FPGA的远距离多节点光纤传输系统设计与实现[D]. 许义宝.安徽大学 2017
[4]电力机车车顶绝缘检测装置的研究与设计[D]. 李淼.湖南工业大学 2016
[5]提高便携式近红外光谱仪精度的改进研究[D]. 季绪飞.吉林大学 2016
[6]基于ARM7的光谱采集系统的设计[D]. 石骏.电子科技大学 2016
[7]提高流量计检定台检测效率方法研究[D]. 刘晓飞.华南理工大学 2015
[8]基于FPGA的探测器接口及近红外数据分析研究[D]. 樊红星.中国农业机械化科学研究院 2015
[9]基于FPGA的DSP高速图像缓存硬件模块设计[D]. 胡智源.华中科技大学 2015
[10]傅里叶变换光谱仪干涉信号数据获取研究[D]. 盛灏.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
本文编号：3261379
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