本文關鍵詞：AOTF型紅外光譜儀快速探測關鍵技術研究

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【摘要】：近年來,由于AOTF(acousto-optic turnable filter)型紅外光譜儀具備靈活,輕巧,便于在線分析等特點,在農業(yè)、食品檢測、土壤分析、水質檢測等領域得到了越來越廣泛的應用。光譜分析技術的進一步發(fā)展,客觀上需要所獲光譜數據具備高光譜分辨率,高信噪比的同時,達到更高的時間分辨率。但是,AOTF采用時間序列多點掃描采樣探測,其獲取速度既取決于光譜掃描采樣點的多少,又取決于單點光譜采樣的速度。其中,AOTF型光譜儀的光譜采樣極限速度與聲光器件的聲光電傳輸響應速度(微秒量級)有關,但現有技術主要受限于光電探測采樣速度,特別是信號采樣速度。AOTF型紅外光譜儀電路設計方法一般采用鎖相放大電路,該設計方法信噪比高,性能穩(wěn)定,技術也比較成熟,單點采樣速率為百毫秒量級.鎖相電路的原理是先把信號調制成一個具有特定頻率的交流信號,然后使用多級濾波電路將噪聲濾除,然后經過解調制得到可供采集的目標信號。這種將信號調制然后再解調的方法限制了整個系統的采樣速率,因而很難進一步提高。本文基于AOTF型光譜儀特性,面向光譜分析技術對光譜采樣速度的進一步追求,采用了一種積分型消噪放大采集系統。該系統的特點在于使用了一個可編程精密低噪聲積分器,通過控制積分器所附的兩個編程開關的閉合時間實現對積分時間的控制,從而達到放大信號的目的,有效地提高速度。在電路調試及測試基礎上,完成實驗裝置的構建及實驗,通過對同一信號強度不同積分時間下以及不同信號強度固定積分時間下進行數據采集試驗及數據分析,試驗表明該電路方便快捷、可控性好,能夠保證對微弱信號的高靈敏度探測的前提下提高采樣速度,具有潛在的工程應用價值。
【關鍵詞】：AOTF紅外光譜儀 采樣速度 信噪比 精密低噪聲
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(上海技術物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH744.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 光譜儀的發(fā)展史9-14
• 1.1.2 濾光片型9-11
• 1.1.3 光柵型11-12
• 1.1.4 傅里葉變換型12-13
• 1.1.5 聲光可調諧濾波器型13-14
• 1.2 AOTF的發(fā)展史及其應用14-16
• 1.3 國內研究進展16-18
• 1.4 國外研究進展18-19
• 1.5 論文的主要內容19-21
• 2 聲光可調諧濾光器及其射頻驅動設計21-36
• 2.1 AOTF的分光原理21-23
• 2.2 聲光可調諧濾波器器件23-25
• 2.3 射頻驅動設計25-36
• 3 光譜探測系統設計和實現36-66
• 3.1 光電探測器36-38
• 3.2 基于鎖相的高信噪比電路設計38-51
• 3.2.1 互阻抗I/V轉換38-44
• 3.2.3 鎖相電路設計44
• 3.2.4 窄帶濾波44-46
• 3.2.5 鎖相放大46-51
• 3.3 本系統精密低噪聲放大模塊51-54
• 3.3.1 工作原理及主要特點51-52
• 3.3.2 主要使用方法52-54
• 3.4 采樣電路及其通信電路54-56
• 3.4.1 采樣電路的設計54-56
• 3.4.2 通信電路設計56
• 3.5 軟件系統設計56-61
• 3.5.1 上位機軟件56-59
• 3.5.2 下位機軟件59-60
• 3.5.3 通訊協議60-61
• 3.6 電源模塊61-63
• 3.7 系統光譜定標63-66
• 4 實驗與結論66-74
• 4.1 實驗數據分析67-71
• 4.2 兩種電路設計的比較71-74
• 5 總結和展望74-76
• 5.1 研究總結74-75
• 5.2 未來展望75-76
• 參考文獻76-79
• 作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果79

【參考文獻】

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本文編號：959360