傅里叶变换红外光谱仪高速采样系统的研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:morningwind2009
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傅里叶变换近红外光谱分析法是当今分析检验工作最重要的技术之一。在光学分析法中,近红外光谱分析法是建立在分子吸收红外辐射的基础上的分析方法,其主要优势在于每一种化合物都存在红外吸收,因而可测范围非常广泛。现在,该方法主要应用于物质结构分析、反应机理研究及物质定性和定量分析等领域。由于利用近红外光谱包含的物质特征信息非常稳定、可靠和有效,该技术也常被用于如药品等特殊领域的物质分析。为确保分析安全性和有效性,对于红外光谱信息无差异采样问题就一直被人们所重视。本文的内容主要是介绍基于迈克尔逊干涉仪下的光谱信息采集系统的设计。文章首先简单介绍了FTIR光谱仪和采集电路的发展概况,主体部分详细介绍了FTIR光谱仪的原理、高速采样系统的硬件设计及软件设计部分。硬件设计有调理电路设计和采集电路的设计。其中调理部分包括对干涉信号的分段增益的设计、信号的放大和滤波设计。采集部分设计主要采用Σ-△ADC确定了系统具有12位采样精度和65Msps的转换速度;采用了Xilinx-s6系列的FPGA(现场可编程逻辑门阵列)为采样主控核心并对其外围存储和通讯进行的配置设计。采集部分实现了对干涉光数据高速实时采集及存储,具有稳定处理数据的能力。软件部分主要是基于硬件设计中采用的多通道设计,将近红外光的迈克尔逊干涉信号经过三路通道同步采集调理和AD转换后获取的光谱数据在MVDR准则下在通过线性约束(LCMV)获得统计最优权矢量并对线性约束前后的信噪比进行了分析比较。文章最后对一组在不同情况下获得的实测的光谱数据进行光谱分析,分析结果表明,本文设计的多通道高速干涉数据采集系统的方案满足实时性和高精度的要求。
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