高精度低噪声光谱数据采集系统设计
发布时间：2021-12-10 07:22
光谱信号作为物质能量的重要信号标志,对研究物质光谱探测提供了极具重要的信息依据。光谱信号分为红外光谱、可见光谱以及紫外光谱三类,本文主要针对红外激光光谱数据采集系统分析和设计,基于LUXELL FPA PbSe线性阵列光谱探测器,实现对512路光谱信号高精度数据采集,其参考意义是对波长为2.0μm-5.0μm的复色红外光谱信号进行有效采集和特征提取以及准确识别。实际上,只有微伏级的微弱光谱信号从采集端到接收与显示,不可避免地受到环境温度、电路布局设计以及采样精度等各种干扰因素的影响,干扰信号的叠加将影响到光谱信号数据采集的精度,导致后续的光谱检测识别的误检漏检,进而导致对复色光谱的误判,从而误导对物质能量的分析。因此,对于光谱信号的采集精度和光谱探测器环境温度控制技术一直是国内外研究的一个热点,具有重要的研究意义。综合以上所叙的内容,本文主要从两个方面进行了相关的研究和设计。第一部分,对光谱探测器的工作环境温度控制电路的研究设计,减少环境噪声对原始光谱信号的影响,主要是温度对光谱信号的影响。该设计主要采用LTC1923脉宽调制驱动电路,所有必要的控制电路和两套互补输出驱动电路集成到LT...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光子探测器和热探测器的光谱响应曲线
R 为低频时测得的响应率， R ( f )为当调制频率为 f 时测得的响应率。由式 2-9 可知光谱探测器的频率响应曲线如图 2.2 所示。图2.2 光谱探测器的频率响应曲线从图 2.2 中可以看出，当 f 1 2 时，光谱探测器的响应率基本保持稳定；当f 1 2 时，光谱探测器的响应率随频率的增加而降低；当 f 1 2 时，探测器的响应率 ( ) 1 2oR f R，它就是光谱探测器对应的响应频率，此时的调制频率通常以cf表示。此外某些红外探测器还有电阻温度系数，热时间常数，热导，热阻以及热容等特征参数[19]。在研究探测器特征参数时，我们也需要考虑探测器内阻的问题，因此在与外接电路相连时
图2.3 LUXELL FPAPbSe 探测器的探测率曲线从图中我们可以看出，LUXELL FPA PbSe 线性阵列探测器归一化探测 在为 2 Jones,归一化探测率 在-3dB 时，对应的辐射光谱波长分别约为 2.2 ，波峰处对应的辐射光谱波长约为 3.5 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]USB通信方式研究[J]. 黄文斌. 数字技术与应用. 2016(10)
[2]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)
[3]高增益运算放大器放大电路的低噪声处理[J]. 杨海杰,李昊然. 电子技术与软件工程. 2013(11)
[4]p-on-n HgCdTe红外探测器机理分析与性能计算[J]. 曾戈虹. 红外技术. 2013(05)
[5]红外光子探测器与热探测器性能分析[J]. 曾戈虹. 红外技术. 2011(09)
[6]红外热探测器的物理机理及性能分析[J]. 曾戈虹. 红外技术. 2011(04)
[7]光电探测器的电噪声及其应用[J]. 林丽艳,杜磊,何亮,陈文豪. 红外. 2009(12)
[8]基于IVC102的数据采集和控制系统的设计[J]. 郭海珍,任国兴. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2007(04)
[9]一种高精度低漂移电子积分器的设计[J]. 李向阳,周璟,董威. 中国测试技术. 2007(06)
[10]光谱技术和光谱仪器的近期发展[J]. 范世福. 现代仪器. 2007(02)
博士论文
[1]量子点红外探测器暗电流及噪声特性研究[D]. 白宏刚.西安电子科技大学 2014
[2]微型光谱仪信号处理与分析系统的研究[D]. 熊宇虹.重庆大学 2005
硕士论文
[1]基于FPGA的高速光谱仪设计与实现[D]. 时龙飞.西安电子科技大学 2015
[2]非制冷红外焦平面阵列读出电路设计研究[D]. 刘鹏云.北京理工大学 2015
[3]低噪声非制冷红外探测器组件的设计研究[D]. 吴和然.电子科技大学 2012
[4]制冷型红外焦平面前端读出电路设计[D]. 廖峻.天津大学 2012
[5]热电堆红外探测器的设计与性能测试[D]. 王楷群.中北大学 2010
[6]微型光纤光栅光谱仪的研制及在物理实验中的应用[D]. 刘震宇.湖南大学 2008
[7]基于USB2.0的数据采集和高分辨率谱分析[D]. 王翀.燕山大学 2007
[8]热释电探测器综合理论模型分析[D]. 吕小平.长春理工大学 2007
[9]多功能组合传感器及其应用系统的研制[D]. 黄耀.电子科技大学 2006
[10]光栅光谱仪原理及设计研究[D]. 王兴权.长春理工大学 2006
本文编号：3532148
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光子探测器和热探测器的光谱响应曲线
R 为低频时测得的响应率， R ( f )为当调制频率为 f 时测得的响应率。由式 2-9 可知光谱探测器的频率响应曲线如图 2.2 所示。图2.2 光谱探测器的频率响应曲线从图 2.2 中可以看出，当 f 1 2 时，光谱探测器的响应率基本保持稳定；当f 1 2 时，光谱探测器的响应率随频率的增加而降低；当 f 1 2 时，探测器的响应率 ( ) 1 2oR f R，它就是光谱探测器对应的响应频率，此时的调制频率通常以cf表示。此外某些红外探测器还有电阻温度系数，热时间常数，热导，热阻以及热容等特征参数[19]。在研究探测器特征参数时，我们也需要考虑探测器内阻的问题，因此在与外接电路相连时
图2.3 LUXELL FPAPbSe 探测器的探测率曲线从图中我们可以看出，LUXELL FPA PbSe 线性阵列探测器归一化探测 在为 2 Jones,归一化探测率 在-3dB 时，对应的辐射光谱波长分别约为 2.2 ，波峰处对应的辐射光谱波长约为 3.5 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]USB通信方式研究[J]. 黄文斌. 数字技术与应用. 2016(10)
[2]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)
[3]高增益运算放大器放大电路的低噪声处理[J]. 杨海杰,李昊然. 电子技术与软件工程. 2013(11)
[4]p-on-n HgCdTe红外探测器机理分析与性能计算[J]. 曾戈虹. 红外技术. 2013(05)
[5]红外光子探测器与热探测器性能分析[J]. 曾戈虹. 红外技术. 2011(09)
[6]红外热探测器的物理机理及性能分析[J]. 曾戈虹. 红外技术. 2011(04)
[7]光电探测器的电噪声及其应用[J]. 林丽艳,杜磊,何亮,陈文豪. 红外. 2009(12)
[8]基于IVC102的数据采集和控制系统的设计[J]. 郭海珍,任国兴. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2007(04)
[9]一种高精度低漂移电子积分器的设计[J]. 李向阳,周璟,董威. 中国测试技术. 2007(06)
[10]光谱技术和光谱仪器的近期发展[J]. 范世福. 现代仪器. 2007(02)
博士论文
[1]量子点红外探测器暗电流及噪声特性研究[D]. 白宏刚.西安电子科技大学 2014
[2]微型光谱仪信号处理与分析系统的研究[D]. 熊宇虹.重庆大学 2005
硕士论文
[1]基于FPGA的高速光谱仪设计与实现[D]. 时龙飞.西安电子科技大学 2015
[2]非制冷红外焦平面阵列读出电路设计研究[D]. 刘鹏云.北京理工大学 2015
[3]低噪声非制冷红外探测器组件的设计研究[D]. 吴和然.电子科技大学 2012
[4]制冷型红外焦平面前端读出电路设计[D]. 廖峻.天津大学 2012
[5]热电堆红外探测器的设计与性能测试[D]. 王楷群.中北大学 2010
[6]微型光纤光栅光谱仪的研制及在物理实验中的应用[D]. 刘震宇.湖南大学 2008
[7]基于USB2.0的数据采集和高分辨率谱分析[D]. 王翀.燕山大学 2007
[8]热释电探测器综合理论模型分析[D]. 吕小平.长春理工大学 2007
[9]多功能组合传感器及其应用系统的研制[D]. 黄耀.电子科技大学 2006
[10]光栅光谱仪原理及设计研究[D]. 王兴权.长春理工大学 2006
本文编号：3532148
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