一种用单片机控制的光谱数据采集系统
概述
在光谱测量中，常用光电倍增管（PMT）和电荷耦合器件（CCD）作为光电转换器。在慢变化、高精度光谱测量中使用PMT；对于闪光灯、荧光和磷光等强度随时间变化时的光谱信号则采用CCD。PMT和CCD输出的信号形式是不同的：光电倍增管输出的是连续的模拟信号；CCD输出的是视频脉冲信号。由于输出信号的不同，相应的信号采集电路也不尽相同。本文所述的系统通过设定控制开关的不同状态，由单片机检测、判断和执行相应的操作，完成对不同形式输入信号的采集。采集到的光谱强度通过并口送入计算机进行处理、计算，并显示和打印出光谱曲线。
由于CCD像元几何尺寸小、精度高，有光积分时间和信号存储功能，因此，可以用来进行光谱测量。被测光源发出的光线经狭缝落在光栅平面上，经光栅色散后在CCD像元上成像，CCD各像元的位置对应于光线色散后不同的波长。CCD输出的是被测对象的视频信号，在视频信号中每一个离散电压信号的大小对应着该光敏元所接收光强的强弱，而信号输出的时序则对应CCD光敏元位置的顺序。由采样电路对CCD输出信号进行逐位采样，根据采样的位数，就可以知道信号所在的波长，而信号的幅度则是该波长的光谱能量。这样，只要对目标进行一次采样，就可以得到在一定波长范围内的光谱分布曲线，因而可以用来测量闪光灯等瞬态发光光谱。光电倍增管以其特有的倍增系统，成为一种理想的低噪声放大器。它可以探测极微弱的光信号，而且响应速度很快，有效面积也大，被广泛应用于光信号测量的领域。光电倍增管输出的是一个理想的电流源，外接一个负载电阻，通过测量信号电流在负载上的电压降，即可得到光谱信号。
一、系统设计
