CCD光譜測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及信號數(shù)字化處理.pdf

1、CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)線陣傳感器因為能在一次曝光時間內(nèi)探測一定波長范圍內(nèi)的所有譜線，在現(xiàn)代光譜測量技術中獲得了越來越廣泛的應用。 第一部分設計、開發(fā)了一個用于光譜測量的高靈敏度、高分辨率、基于USB2.0高速實時傳輸?shù)木€陣CCD信號采集系統(tǒng)。針對光譜測量的需要，選擇了適于光譜測量的線陣CCD器件。通過實驗驗證，確認了利用減除背景噪聲的方法可以大大擴展CCD器件的有效動態(tài)范圍。根據(jù)CCD

2、器件實際可獲得的有效動態(tài)范圍，給出了確定A/D轉換器件分辨率的依據(jù)。采用LISB2.0接口器件和無外部緩沖存儲器結構，實現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)的實時傳輸。系統(tǒng)采用CPLD(Complex Programable Logic Device，復雜可編程邏輯器件)，Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)了CCD驅動和全局控制，對讀寫時序進行了充分優(yōu)化，使系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性。設計還充分考慮了電磁兼容性對CCD器件的影響，使CCD受系統(tǒng)噪聲的干擾減少到最少，

3、保證其穩(wěn)定可靠工作。系統(tǒng)只需一根USB數(shù)據(jù)線即可工作，即插即用，小巧便攜。具有RS232接口和JTAG接口，可對USB固件程序和CPLD內(nèi)硬件結構進行在系統(tǒng)更改，具有高靈活性和可擴展性。 第二部分研究了利用數(shù)字信號處理技術去除所采集到的光譜信號的噪聲。根據(jù)不同光源光譜功率分布的特點，采用快速傅里葉變換(FFT)，Savitzky-Golay、Boxcar、以及小波理論去噪等算法對不同光譜數(shù)據(jù)進行了各種試驗：(1)CCD固定圖形噪