《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網絡 > 設計應用 > 基于FPGA的光譜儀動態基線補償系統設計
基于FPGA的光譜儀動態基線補償系統設計
電子技術應用
于呈豪,薛萌,石朗杰,郭漢明
上海理工大學 光電信息與計算機工程學院
摘要: 線陣型CMOS光電圖像傳感器具有靈敏度高、光譜響應范圍大、功耗低、體積小等優點,被廣泛應用于便攜式光譜儀的開發中。為解決由CMOS圖像傳感器暗電流變大而造成的光譜儀基線漂移問題,設計一種基于FPGA的光譜儀動態基線補償系統。系統利用傳感器預留像素計算得到該幀圖像的基線值并進行實時反饋,使用高性能運算放大器、差分放大器設計電壓跟隨電路、基線補償電路和單端轉差分電路對CMOS模擬信號進行處理并進行高速A/D轉換,選用精密DAC芯片實時動態反饋基線補償值。最終測試結果表明,隨著積分時間的不斷增加,該設計始終能使光譜數據保持一個較低的基線水平。系統電路設計靈活、光譜采集準確、基線控制效果良好,比較適合檢測微弱光譜信號。
中圖分類號:TN29;TP23 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234709
中文引用格式: 于呈豪,薛萌,石朗杰,等. 基于FPGA的光譜儀動態基線補償系統設計[J]. 電子技術應用,2024,50(6):96-100.
英文引用格式: Yu Chenghao,Xue Meng,Shi Langjie,et al. Design of FPGA-based spectrometer dynamic baseline compensation system[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(6):96-100.
Design of FPGA-based spectrometer dynamic baseline compensation system
Yu Chenghao,Xue Meng,Shi Langjie,Guo Hanming
School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology
Abstract: The linear array CMOS photodetector sensor possesses advantages such as high sensitivity, a wide spectral response range, low power consumption, and a compact size. It is widely used in the development of portable spectrometers. To address the issue of baseline drift caused by the increasing dark current of the CMOS image sensor, a dynamic baseline compensation system based on FPGA for the spectrometer is designed. The system utilizes reserved pixels on the sensor to calculate the baseline value for each frame in real-time and provide feedback. It employs high-performance operational amplifiers, differential amplifiers for voltage tracking, baseline compensation circuits, and single-ended to differential circuits to process the CMOS analog signals and perform high-speed A/D conversion. A precision DAC chip is used to provide real-time dynamic feedback for baseline compensation values.The final test results demonstrate that as the integration time increases, this design consistently maintains a lower baseline level for spectral data. The system's circuit design is flexible, it ensures accurate spectral data acquisition, and it effectively controls the baseline, making it well-suited for detecting weak spectral signals.
Key words : spectrum acquisition;line-array CMOS;FPGA;baseline compensation;signal processing

引言

近年來,集成度高、檢測時間快、操作方法簡單的光譜檢測設備廣泛的出現在化學、醫學材料鑒別和藥品、危險品鑒定等場景中,光譜檢測技術已經成為了物質檢測和分析的關鍵技術。便攜式光譜儀的光電轉換器件多為線陣型圖像傳感器,不同類型的光電傳感器因其獨特的性能而被用來滿足不同的光譜采集需求[1]。光電圖像傳感器會受到暗噪聲輸出的影響,輸出的暗噪聲包括暗電流噪聲和暗電流散粒噪聲。其中暗電流散粒噪聲主要影響光譜儀的信噪比性能,暗電流噪聲決定了光譜儀的基線參考值,有效光信號都將基于該參考值進行輸出。暗電流噪聲會隨著溫度的升高和積分時間的增加而逐步變大,加之后續信號放大電路的作用,實際光譜數據會出現嚴重的基線漂移現象。漂移的基線會壓縮有效光譜的峰高,或者使信號過早飽和而丟失數據細節,這不僅嚴重降低了光譜儀檢測的動態范圍,還會顯著影響后續光譜分析算法的準確性和可靠性。因此,通過一定方法嚴格控制光譜儀的基線漂移程度尤為重要,在不同環境溫度和積分時間下,有效光譜信號所基于的基線值的大小也是評價一款光譜儀性能好壞的關鍵參數之一[2-4]。

本文將以國產紫光同創的FPGA芯片作為主控核心,使用Hamamatsu公司的S8378-256Q型CMOS線陣圖像傳感器作為光電轉換器件,設計一套具有實時反饋功能的光譜儀動態基線補償系統。該系統結合光譜儀光路設計和CMOS像素信號順序讀出的特點,利用FPGA能夠并行處理和緩存數據的優勢,在ADC采集有效光譜信號之前得到該幀圖像的基線漂移值并實時反饋到模擬信號處理模塊,利用運算放大器組成減法電路對基線值進行補償。實驗證明,這種設計可以很好地解決由線型圖像傳感器暗電流噪聲變大而引起的光譜儀基線漂移問題。


本文詳細內容請下載:

http://m.jysgc.com/resource/share/2000006038


作者信息:

于呈豪,薛萌,石朗杰,郭漢明

(上海理工大學 光電信息與計算機工程學院,上海200093)


Magazine.Subscription.jpg

此內容為AET網站原創,未經授權禁止轉載。
亚洲一区二区欧美_亚洲丝袜一区_99re亚洲国产精品_日韩亚洲一区二区
久久精品亚洲精品| 亚洲免费观看在线观看| 国产精品国产三级国产aⅴ入口| 午夜精品久久久久久久久| 亚洲激情成人在线| 亚洲一区二区三区四区视频| 亚洲高清中文字幕| 国产精品久久久久久久7电影| 猛男gaygay欧美视频| 香蕉久久精品日日躁夜夜躁| 亚洲精品乱码久久久久久久久| 亚洲你懂的在线视频| 亚洲精品少妇网址| 在线成人激情黄色| 国产一区二区黄色| 国产精品国产福利国产秒拍| 欧美成人一品| 久久综合导航| 久久久精品性| 欧美一区二视频| 亚洲在线观看免费视频| 日韩一级视频免费观看在线| 亚洲国产成人久久综合一区| 欧美在线3区| 亚洲影音一区| 亚洲午夜精品久久| 亚洲乱码国产乱码精品精98午夜| 尹人成人综合网| 国产午夜精品全部视频播放| 免费观看一区| 久热精品在线视频| 久久久www成人免费毛片麻豆| 性欧美超级视频| 午夜激情久久久| 亚洲综合大片69999| 亚洲图片欧洲图片av| 亚洲国产美女| 亚洲国产日韩在线一区模特| 久久精品国产一区二区电影| 欧美在线地址| 亚洲一区精品视频| 亚洲一区二区三区在线播放| 亚洲图色在线| 亚洲永久精品国产| 亚洲性线免费观看视频成熟| 亚洲视频 欧洲视频| 亚洲视频综合| 亚洲一区二区三区视频| 亚洲视频在线观看视频| 亚洲男人的天堂在线| 99天天综合性| 在线亚洲免费| 亚洲尤物在线| 亚洲永久免费观看| 欧美一区二区三区在线视频| 亚洲全部视频| 亚洲视频一区在线观看| 久久av老司机精品网站导航| 亚洲精品国精品久久99热一| 亚洲一区二区黄| 久久综合九色九九| 欧美日韩理论| 国产一区二区精品久久| 亚洲人体1000| 性色av一区二区三区| 亚洲精品亚洲人成人网| 亚洲欧美日韩精品久久久久| 老司机免费视频一区二区| 欧美日韩中文| 国内一区二区三区在线视频| 亚洲精品综合| 久久精品亚洲| 亚洲欧美在线aaa| 欧美电影免费网站| 国产欧美一区二区精品忘忧草| 亚洲国产你懂的| 午夜精品在线| 亚洲视频在线观看三级| 久久综合一区二区| 国产精品爽爽爽| 亚洲精品乱码久久久久久按摩观| 性欧美暴力猛交69hd| 亚洲午夜在线视频| 欧美.com| 国产亚洲精品自拍| 中国成人黄色视屏| 亚洲精选视频免费看| 久久天天躁狠狠躁夜夜爽蜜月| 欧美视频在线观看一区二区| 在线成人中文字幕| 欧美一级大片在线观看| 亚洲一区二区三区高清不卡| 美女图片一区二区| 国产日韩欧美在线看| 夜夜嗨av色综合久久久综合网| 亚洲国产欧美一区| 久久久久88色偷偷免费| 国产精品网站一区| 亚洲免费av片| 亚洲另类自拍| 免费中文字幕日韩欧美| 好男人免费精品视频| 亚洲影院在线观看| 亚洲午夜精品在线| 欧美人在线观看| 亚洲高清久久网| 欧美在线免费观看| 欧美一区二区三区在线免费观看| 欧美性大战xxxxx久久久| 亚洲精品国产欧美| 亚洲精品国产视频| 免费看成人av| 黄色精品一区| 欧美一区午夜视频在线观看| 欧美一二三区在线观看| 国产精品久久一区主播| 日韩午夜电影在线观看| 99热精品在线观看| 欧美电影免费观看| 亚洲国产中文字幕在线观看| 亚洲国产精品久久久久秋霞蜜臀 | 久久国产夜色精品鲁鲁99| 欧美在线免费播放| 国产欧美日韩91| 亚洲自拍啪啪| 亚洲欧美另类中文字幕| 国产精品盗摄久久久| 亚洲一区精彩视频| 欧美一区二区三区另类| 国产日韩精品久久久| 欧美在线日韩| 蜜臀av国产精品久久久久| 一区二区三区在线视频免费观看| 亚洲国产片色| 欧美激情视频免费观看| 99视频精品在线| 午夜久久久久久久久久一区二区| 国产欧美 在线欧美| 欧美一区91| 免播放器亚洲一区| 日韩视频在线免费观看| 亚洲女与黑人做爰| 国产一区二区三区av电影| 亚洲国产精品成人久久综合一区| 嫩草伊人久久精品少妇av杨幂| 亚洲精品欧洲| 午夜视频久久久| 国产综合亚洲精品一区二| 亚洲国产欧美一区二区三区同亚洲| 欧美激情偷拍| 亚洲一级黄色片| 久久久噜噜噜久久久| 亚洲黄色高清| 亚洲欧美美女| 一区二区在线观看视频在线观看 | 在线一区二区三区四区| 国产精品私人影院| 亚洲激情午夜| 欧美三区在线视频| 性色av一区二区三区在线观看| 欧美~级网站不卡| 亚洲视频在线观看三级| 久久久综合精品| 日韩视频在线观看国产| 久久成人免费电影| 91久久精品美女高潮| 欧美亚洲自偷自偷| 亚洲成色精品| 午夜伦理片一区| 亚洲国产成人精品久久久国产成人一区| 夜夜嗨av一区二区三区| 国产农村妇女精品一二区| 亚洲精品一级| 国产日韩一区在线| 一本色道久久综合亚洲二区三区| 国产精品爽黄69| 亚洲精品资源| 国产一区二区三区久久悠悠色av | 午夜亚洲福利| 欧美理论电影在线播放| 亚洲欧美在线看| 欧美—级a级欧美特级ar全黄| 亚洲欧美999| 欧美日韩国产成人| 亚洲第一视频| 国产精品美女| 日韩视频―中文字幕| 国产主播一区| 亚洲女性裸体视频| 最近中文字幕mv在线一区二区三区四区| 欧美伊人精品成人久久综合97| 最新日韩欧美| 久久婷婷国产综合精品青草| 亚洲天堂第二页| 欧美精品三级日韩久久| 久久精品国产精品亚洲| 国产精品日韩一区| 在线亚洲一区观看| 亚洲精品1区| 免费久久精品视频|