新型光譜組件的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn).pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)是物品間通過(guò)信息傳感技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息處理、交換的一種網(wǎng)絡(luò)概念。近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)、食品安全等領(lǐng)域?qū)ξ镔|(zhì)成分分析的需求不斷增加。近紅外光譜分析作為一種常用的物質(zhì)成分分析技術(shù)，具有快速、無(wú)損、可多組分同時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)研制具有近紅外光譜分析能力的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，可以給物聯(lián)網(wǎng)增加物質(zhì)成分感知能力，進(jìn)一步增加物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍。相比傳統(tǒng)的大型光譜分析設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)所具有的微型化、低功耗和便攜性，有助于將近紅外光譜分析推入一個(gè)新的

2、發(fā)展階段。
　　本文首先結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r、近紅外光譜分析的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，闡述了光譜傳感物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要意義和廣闊前景。然后分析了多種光譜分析設(shè)備的常用技術(shù)，確定了節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，解釋了節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的工作流程。光譜節(jié)點(diǎn)的光譜感知功能由上海技術(shù)物理研究所研制的新型光譜組件完成（發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào):CN105371951A，2016.03.02）該組件內(nèi)包括集成分光片、感知芯片、專(zhuān)用電路芯片，其波長(zhǎng)范圍為1350nm到1538nm

3、。從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面詳細(xì)介紹了光譜節(jié)點(diǎn)的研制過(guò)程，主要有利用Spartan-6系列FPGA設(shè)計(jì)光譜組件的驅(qū)動(dòng)時(shí)序和節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的控制信號(hào)，光譜數(shù)據(jù)采集和無(wú)線傳輸電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA和MSP430單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)、編譯和下載。本論文完成了整個(gè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的安裝和調(diào)試，并利用一款峰值波長(zhǎng)為1526.2nm的LD和氙燈進(jìn)行波長(zhǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)工作狀況穩(wěn)定，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。