本文關(guān)鍵詞：AOTF近紅外光譜儀中信號檢測的研究與設(shè)計

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【摘要】：基于AOTF的近紅外光譜儀具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、測量速度快、精度高、準確性好等特點,本文針對AOTF近紅外光譜儀設(shè)計一種檢測系統(tǒng),利用相關(guān)檢測技術(shù)設(shè)計鎖相放大電路實現(xiàn)微弱信號檢測,采用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)實現(xiàn)程序化控制的波長自動掃描,完成了對AOTF近紅外光譜儀檢測系統(tǒng)中背景強度的測量,得到不同波長時的背景強度曲圖。本文主要工作包括:1)介紹基于AOTF的近紅外光譜儀檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu):分析AOTF原理及其衍射光波長和驅(qū)動頻率的調(diào)諧關(guān)系;利用單色光調(diào)制技術(shù),確定基于單色光調(diào)制的AOTF近紅外光譜儀系統(tǒng)方案設(shè)計;利用相關(guān)檢測技術(shù),確定基于鎖相放大的信號檢測部分方案設(shè)計。2)利用相關(guān)檢測理論設(shè)計鎖相放大電路,實現(xiàn)對微弱信號的提取:電路利用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)產(chǎn)生頻率可調(diào)的參考信號,利用單色光調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)噪聲背景下微弱信號的周期化,利用移相電路實現(xiàn)有用信號與參考信號相位同步,最后利用相敏檢波電路實現(xiàn)從噪聲背景中提取微弱信號。在單鎖相放大電路的基礎(chǔ)上,設(shè)計雙鎖相放大電路,利用鎖相環(huán)實現(xiàn)雙路具有固定90°相位差的參考信號,提高了測量精度。3)利用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)實現(xiàn)AOTF掃頻信號的產(chǎn)生與控制:利用AOTF分光的波長與其驅(qū)動信號頻率有著一一對應(yīng)的特點,采用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)產(chǎn)生特定頻率的AOTF驅(qū)動信號;編寫單片機控制程序?qū)崿F(xiàn)在900nm-1700nm波長內(nèi)掃頻,掃頻可以選擇某個波長輸出,也可以在整個掃描范圍內(nèi)實現(xiàn)自動全譜掃描,掃描步進波長在0.1-10nm可調(diào)。4)完成系統(tǒng)控制部分的軟、硬件設(shè)計:單片機、信號發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、串口通信以及電源管理等各部分的電路設(shè)計與制作;編寫單片機程序?qū)崿F(xiàn)上述電路控制。本文最后對鎖相放大電路和AOTF近紅外光譜儀檢測系統(tǒng)進行了功能驗證和性能分析,通過實驗與調(diào)試,完成了AOTF近紅外光譜儀檢測系統(tǒng)的實現(xiàn),基于單鎖相放大電路的系統(tǒng)信噪比為2605:1,基本達到了預(yù)期的設(shè)計目標。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH744.1

【參考文獻】

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1 王潔,余桂英,袁雷,鄭穎君;紅外AOTF調(diào)諧關(guān)系及其衍射光波長特性研究[J];中國計量學(xué)院學(xué)報;2005年03期

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本文編號：1254124