高速光譜分析儀數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、CCD(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。
　　本課題設(shè)計(jì)、開發(fā)了一個(gè)用于光譜測(cè)量的高速的、基于USB2.0實(shí)時(shí)傳輸?shù)木€陣CCD信號(hào)數(shù)據(jù)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。根據(jù)CCD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USB2.0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)

2、傳輸。根據(jù)設(shè)計(jì)要求使用了兩塊嵌入式微處理器協(xié)同工作完成設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮兩塊處理器各自的優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)采用 CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)微處理器，硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了CCD驅(qū)動(dòng)，并且對(duì)時(shí)序進(jìn)行了充分優(yōu)化；采用ARM微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)傳輸，上位機(jī)通信等功能。為了實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的高速性，必須實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集，高速數(shù)據(jù)處理，高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)同工作，所以本系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用了專門處理高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流技術(shù)，很好的解決了這一問(wèn)題，并且數(shù)

3、據(jù)流技術(shù)使軟件設(shè)計(jì)更加方便、合理且易于擴(kuò)展其他功能模塊。
　　數(shù)據(jù)處理主要是對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。主要的數(shù)字信號(hào)處理有：CCD暗電流和靈敏度不一致性實(shí)時(shí)校正，自動(dòng)增益調(diào)整，數(shù)據(jù)濾波處理等。CCD暗電流和靈敏度不一致性實(shí)時(shí)校正算法有效去除CCD本身器件所產(chǎn)生的噪聲，使采集的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確；CCD自動(dòng)增益調(diào)整根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)判斷或者通過(guò)上位機(jī)指令判斷是否需要調(diào)整曝光時(shí)間，增加數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍，CCD自動(dòng)增益調(diào)整算法可以快速調(diào)整增益