拉曼光谱仪控制逻辑与信号采集系统研究
发布时间：2021-09-24 14:33
拉曼光谱属于无损光谱分析技术,包含分子振动或转动的信息,又称分子的“指纹谱”。拉曼光谱受水分子的干扰小,被广泛应用于生物技术、医学、矿物学、材料科学、环境监测等众多领域。但是拉曼散射信号极其微弱,极易淹没在噪声中,信噪比很低,给拉曼光谱信号的探测和采集提出了较高的要求。CCD探测器感光度高、探测光谱范围广,适合弱光检测,是微弱拉曼信号探测的优先选择。但是CCD传感器输出信号中存在复位噪声和随机噪声,对拉曼光谱信号有较大影响。因此,如何有效的抑制CCD的噪声,以提高信噪比,是实现拉曼光谱高质量采集的关键。本文针对高质量拉曼光谱信号采集需求,开展CCD探测器信号采集与处理系统的研究,重点研究光谱信号的采集与噪声抑制方法、数据完整帧捕捉算法、上位机软件降噪处理等,研制高性能拉曼光谱采集系统。论文的主要工作内容如下:（1）综述CCD探测器信号采集与处理系统以及拉曼光谱数据处理的国内外研究现状,分析了各种信号处理方法的优缺点,阐述了论文的主要内容。（2）分析了拉曼光谱技术的基本原理和CCD探测器的特性。基于拉曼光谱的特点,以及CCD探测器输出信号的特性,确立了拉曼光谱采集的总体方案。（3）研究了...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
像元信号的读出时序Fig.1.1Thereadouttimingforonepixel
的幅值为 K V。正是在 时刻，该带通滤波器的输出此反复循环，依次处理每个像元信号。集方法的优点是易于实现、电路噪声小、稳定性好、成本图 1.1 像元信号的读出时序Fig.1.1 The readout timing for one pixel
1 绪论1.3 所示，电子科技大学的罗彦[14]介绍了一种双斜积分法电路 输出信号的开始时期 S3 关闭，积分电容 C 放电至零；随后合，电阻 R2 和积分电容组成的积分电路对含有复位噪声的复然后将 S2 断开，最后闭合 S1，积分电容和电阻 R1 组成的积分声的信号电平求正向积分；两次积分输出结果构成一个像元周分电路的优点是本身含有低通滤波特性，不需要另加低通滤能比相关双采样法系统更强。但是双斜积分电路的 RC 常数很常慢，因此不适用于高速应用场合，只有在低频应用中才能充分效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CEEMDAN去噪在拉曼光谱中的应用研究[J]. 韩庆阳,孙强,王晓东,李丙玉,高群. 激光与光电子学进展. 2015(11)
[2]面阵CCD光谱响应测试及不确定度评估[J]. 李晓杰,任建伟,刘洪兴,万志. 激光与光电子学进展. 2014(11)
[3]等离激元激励表面增强拉曼光谱检测技术与仪器[J]. 李海波,徐抒平,刘钰,付翠翠,宣旭阳,王馨楠,王海龙,周吉,徐蔚青. 中国科学:化学. 2013(12)
[4]CCD芯片量子效率的测量装置及其测量方法[J]. 邵晓鹏,王杨,高鹏,许宏涛. 红外与激光工程. 2013(S1)
[5]CCD的Binning技术在光信号测量中的应用研究[J]. 韦晓茹,蔡志坚,居戬之. 光学仪器. 2013(02)
[6]基于时序相关双采样的紫外光谱CCD信号采集[J]. 黄战华,邓超,张尹馨,朱猛. 传感技术学报. 2013(02)
[7]便携式拉曼光谱仪发展综述[J]. 邹文龙,蔡志坚,吴建宏. 光学仪器. 2011(06)
[8]基于数字微镜器件技术提高面阵CCD相机动态范围的研究[J]. 周望. 光学学报. 2009(03)
[9]面阵CCD信号采集系统的噪声抑制[J]. 郭伟强,万志,常磊,金龙旭,任建岳. 发光学报. 2008(01)
[10]基于相关双采样技术的CCD视频信号处理研究[J]. 张林,李永新,胡学友. 宇航计测技术. 2007(02)
博士论文
[1]拉曼光谱数据处理与定性分析技术研究[D]. 姜承志.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]微型光谱仪系统的研究及其应用[D]. 程梁.浙江大学 2008
硕士论文
[1]CCD芯片量子效率和非均匀性参数测量[D]. 孙昊洋.西安电子科技大学 2014
[2]CCD传感器在FPGA上的模拟实现和验证[D]. 马超.西安电子科技大学 2013
[3]CCD芯片关键性能参数的测量系统及其测量方法设计[D]. 王杨.西安电子科技大学 2013
[4]基于数字图像的紫外光谱仪数据采集技术[D]. 王小军.天津大学 2010
[5]微型拉曼光谱仪的结构设计与数据处理方法研究[D]. 郭忠.重庆大学 2010
[6]CCD图像传感器读出电路研究与设计[D]. 罗彦.电子科技大学 2009
本文编号：3407925
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
像元信号的读出时序Fig.1.1Thereadouttimingforonepixel
的幅值为 K V。正是在 时刻，该带通滤波器的输出此反复循环，依次处理每个像元信号。集方法的优点是易于实现、电路噪声小、稳定性好、成本图 1.1 像元信号的读出时序Fig.1.1 The readout timing for one pixel
1 绪论1.3 所示，电子科技大学的罗彦[14]介绍了一种双斜积分法电路 输出信号的开始时期 S3 关闭，积分电容 C 放电至零；随后合，电阻 R2 和积分电容组成的积分电路对含有复位噪声的复然后将 S2 断开，最后闭合 S1，积分电容和电阻 R1 组成的积分声的信号电平求正向积分；两次积分输出结果构成一个像元周分电路的优点是本身含有低通滤波特性，不需要另加低通滤能比相关双采样法系统更强。但是双斜积分电路的 RC 常数很常慢，因此不适用于高速应用场合，只有在低频应用中才能充分效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CEEMDAN去噪在拉曼光谱中的应用研究[J]. 韩庆阳,孙强,王晓东,李丙玉,高群. 激光与光电子学进展. 2015(11)
[2]面阵CCD光谱响应测试及不确定度评估[J]. 李晓杰,任建伟,刘洪兴,万志. 激光与光电子学进展. 2014(11)
[3]等离激元激励表面增强拉曼光谱检测技术与仪器[J]. 李海波,徐抒平,刘钰,付翠翠,宣旭阳,王馨楠,王海龙,周吉,徐蔚青. 中国科学:化学. 2013(12)
[4]CCD芯片量子效率的测量装置及其测量方法[J]. 邵晓鹏,王杨,高鹏,许宏涛. 红外与激光工程. 2013(S1)
[5]CCD的Binning技术在光信号测量中的应用研究[J]. 韦晓茹,蔡志坚,居戬之. 光学仪器. 2013(02)
[6]基于时序相关双采样的紫外光谱CCD信号采集[J]. 黄战华,邓超,张尹馨,朱猛. 传感技术学报. 2013(02)
[7]便携式拉曼光谱仪发展综述[J]. 邹文龙,蔡志坚,吴建宏. 光学仪器. 2011(06)
[8]基于数字微镜器件技术提高面阵CCD相机动态范围的研究[J]. 周望. 光学学报. 2009(03)
[9]面阵CCD信号采集系统的噪声抑制[J]. 郭伟强,万志,常磊,金龙旭,任建岳. 发光学报. 2008(01)
[10]基于相关双采样技术的CCD视频信号处理研究[J]. 张林,李永新,胡学友. 宇航计测技术. 2007(02)
博士论文
[1]拉曼光谱数据处理与定性分析技术研究[D]. 姜承志.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]微型光谱仪系统的研究及其应用[D]. 程梁.浙江大学 2008
硕士论文
[1]CCD芯片量子效率和非均匀性参数测量[D]. 孙昊洋.西安电子科技大学 2014
[2]CCD传感器在FPGA上的模拟实现和验证[D]. 马超.西安电子科技大学 2013
[3]CCD芯片关键性能参数的测量系统及其测量方法设计[D]. 王杨.西安电子科技大学 2013
[4]基于数字图像的紫外光谱仪数据采集技术[D]. 王小军.天津大学 2010
[5]微型拉曼光谱仪的结构设计与数据处理方法研究[D]. 郭忠.重庆大学 2010
[6]CCD图像传感器读出电路研究与设计[D]. 罗彦.电子科技大学 2009
本文编号：3407925
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