AOTF近红外光谱仪中信号检测的研究与设计

更新时间：2020-03-16 04:03:14 大小：2M 上传用户：zhengdai 查看TA发布的资源 标签：aotf 近红外光谱仪 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

基于 AOTF的近红外光谱仪具有结构稳固、测量速度快、精度高、准确性好等特点，本文针对 AOTF近红外光谱仪设计一种检测系统，利用相关检测技术设计锁相放大电路实现微弱信号检测，采用直接数字频率合成技术实现程序化控制的波长自动扫描，完成了对 AOTF近红外光谱仪检测系统中背景强度的测量，得到不同波长时的背景强度曲图。

本文主要工作包括：

1)介绍基于AOTF的近红外光谱仪检测系统结构：分析AOTF原理及其衍射光波长和驱动频率的调谐关系；利用单色光调制技术，确定基于单色光调制的AOTF近红外光谱仪系统方案设计；利用相关检测技术，确定基于锁相放大的信号检测部分方案设计。

2)利用相关检测理论设计锁相放大电路，实现对微弱信号的提取：电路利用直接数字频率合成技术产生频率可调的参考信号，利用单色光调制技术实现噪声背景下微弱信号的周期化，利用移相电路实现有用信号与参考信号相位同步，最后利用相敏检波电路实现从噪声背景中提取微弱信号。在单锁相放大电路的基础上，设计双锁相放大电路，利用锁相环实现双路具有固定90°相位差的参考信号，提高了测量精度。

3）利用直接数字频率合成技术实现 AOTF扫频信号的产生与控制：利用AOTF分光的波长与其驱动信号频率有着一一对应的特点，采用直接数字频率合成技术产生特定频率的AOTF驱动信号；编写单片机控制程序实现在900nm-1700nm波长内扫频，扫频可以选择某个波长输出，也可以在整个扫描范围内实现自动全谱扫描，扫描步进波长在0.1-10nm可调。

4）完成系统控制部分的软、硬件设计：单片机、信号发生、数据采集、串口通信以及电源管理等各部分的电路设计与制作；编写单片机程序实现上述电路控制。

本文最后对锁相放大电路和AOTF近红外光谱仪检测系统进行了功能验证和性能分析，通过实验与调试，完成了AOTF近红外光谱仪检测系统的实现，基于单锁相放大电路的系统信噪比为2605:1，基本达到了预期的设计目标。