CCD光譜測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及信號(hào)數(shù)字化處理.pdf

1、CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)線陣傳感器因?yàn)槟茉谝淮纹毓鈺r(shí)間內(nèi)探測(cè)一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的所有譜線，在現(xiàn)代光譜測(cè)量技術(shù)中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 第一部分設(shè)計(jì)、開發(fā)了一個(gè)用于光譜測(cè)量的高靈敏度、高分辨率、基于USB2.0高速實(shí)時(shí)傳輸?shù)木€陣CCD信號(hào)采集系統(tǒng)。針對(duì)光譜測(cè)量的需要，選擇了適于光譜測(cè)量的線陣CCD器件。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)了利用減除背景噪聲的方法可以大大擴(kuò)展CCD器件的有效動(dòng)態(tài)范圍。根據(jù)CCD

2、器件實(shí)際可獲得的有效動(dòng)態(tài)范圍，給出了確定A/D轉(zhuǎn)換器件分辨率的依據(jù)。采用LISB2.0接口器件和無(wú)外部緩沖存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。系統(tǒng)采用CPLD(Complex Programable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)，Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了CCD驅(qū)動(dòng)和全局控制，對(duì)讀寫時(shí)序進(jìn)行了充分優(yōu)化，使系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)還充分考慮了電磁兼容性對(duì)CCD器件的影響，使CCD受系統(tǒng)噪聲的干擾減少到最少，

3、保證其穩(wěn)定可靠工作。系統(tǒng)只需一根USB數(shù)據(jù)線即可工作，即插即用，小巧便攜。具有RS232接口和JTAG接口，可對(duì)USB固件程序和CPLD內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行在系統(tǒng)更改，具有高靈活性和可擴(kuò)展性。 第二部分研究了利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)去除所采集到的光譜信號(hào)的噪聲。根據(jù)不同光源光譜功率分布的特點(diǎn)，采用快速傅里葉變換(FFT)，Savitzky-Golay、Boxcar、以及小波理論去噪等算法對(duì)不同光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了各種試驗(yàn)：(1)CCD固定圖形噪