基于FPGA外触发同步控制的线阵CCD驱动研究

完成以高速FPGA技术为核心,实现根据外部需求使用外触发同步控制的线阵CCD采集光谱信号的驱动。通过测试,设计的CCD驱动采样固定延时时间为2.8099μs,延时精度不大于86.1 ns,线阵CCD采集到的光谱信号满足光谱分析要求。设计实现外触发方式控制TCD1304采集光信号,可以为后期工业测试提供应用参考。

微型光纤光谱仪的光谱线性响应测试研究

该文主要针对所开发的微型光纤光谱仪系列产品的光谱线性响应测试问题,提出一种简单易行的方法。根据图像传感器在采集过程中,将实际探测到光谱图像亮度转换为数字图像灰度并以DN值形式记录的原理,采用积分时间等间隔步进的方法依次测试相应光谱数据,通过对采集所得原始DN值数据进行近似归一化及拟合处理的方式来表征DN值随积分时间变化的线性关系,并以此评判光谱仪系统的光谱响应线性特性。依照此方案进行实际测试,通过对测得数据的分析处理,验证该方案具有可行性,且结果显示该款产品的光谱线性响应良好。

基于元素灯的多通道光谱仪定标研究

多通道光谱仪光谱范围为190～603 nm,由于常规的汞灯定标方式在部分波段谱线较少,不满足定标后谱线准确度要求。为了使定标精度更高,本文研究了利用元素灯对多通道光谱仪进行光谱定标。通过分析190～603 nm波段内Ag、Zn、Mg、Hg、Bi、Mn、Cu、Na、Si、Ca、Cr、Se、As等13组空心阴极元素灯的光谱,选取可利用谱线,将该谱线与实际的数据库进行对比,得到可利用谱线的实际波长;然后利用待定标多通道光谱仪分析13组空心阴极元素灯的光谱,得到可利用谱线的像素点;最后通过最小二乘多项式算法实现各通道的光谱定标。定标后,分析设备的波长准确度,验证经元素灯定标后的设备满足波长准确度要求。

微型光谱仪辐射定标技术研究

光谱仪器是进行分析和测量的基本设备,应用非常广泛。由于传统光谱仪的诸多缺点,微型光谱仪成为光谱仪器发展的一个重要的研究方向。作为微型光谱仪主要探测元件的线阵CCD具有实时传输和自扫描速度快、频率响应高、能够实现动态测量且能在低照度下工作等特点,其输出信号为像素点和灰度(DN)值,此输出信号与光谱波长和辐射通量之间的对应关系为定标的主要内容。本文主要研究在假定光谱定标已经完成的情况下,输出DN值与辐射通量之间的定量关系。本文基于拉格朗日插值算法,在Visualstudio平台上利用C#语言编写了辐射定标算法小程序,利用在中国计量院定标过后的钨灯完成了微型光谱仪的辐射定标,消除了因传感器本身产生的误差,并利用未标定的钨灯验证了该定标方法的可行性,且成功应用于微型光谱仪的应用中。