《嵌入式光电光谱检测系统特性的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《嵌入式光电光谱检测系统特性的研究（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、长春理工大学硕士学位论文嵌入式光电光谱检测系统特性的研究姓名：梁士雨申请学位级别：硕士专业：电子科学与技术指导教师：王小曼20100301摘要本文设计了光电器件( 光敏电阻、光电池、光电二极管等) 的光电特性和光谱特性的检测系统。在光电器件光谱特性测量的原理上采用了三种方案进行比较：即衍射光栅型、F a b r y - P e r o t 干涉仪型和M i c h e l s o n 干涉仪型进行了对比。最终采用衍射光栅单色仪作为测量光电器件光谱特性的设备。在光电器件的光电特性测量方面，本文采用了一个红光激光器作为光源，并且用一个可变恒流源作为激光器驱动，使其输出激光功率可调。在可变恒流源驱动
2、控制上本文采用A R M 主控板对单片机进行控制，在由单片机对D A 进行控制调节可变恒流源进行光功率控制在信号采集系统中，本文采用模拟电路对光电器件的测量。经过模拟电路进行光电转换，并通过数控多路模拟开关进行器件选通。然后经过一级可变增益放大器，在经过A D 变换，通过单片机串口将数字数据传输到A R M 主控制板内进行处理。采用W i n d o w e s C E n e t 操作系统对数据进行处理。由于测量电路和各种光电器件都存在误差所以需要进行软件标定。经过软件处理对所测数据进行曲线拟合，最终显示在一块7 寸触摸屏上进行显示。关键字：光栅单色仪- i n d o w sC E n e
3、 t 操作系统信号采集系统激光器及其驱动A B S T R A C TT h i sa r t i c l ei Sd e s i g n e do p t o e l e c t r o n i cd e v i c e s ( 1 i g h t - s e n s i t i v er e s i s t o r s ，p h o t o v o l t a i cc e l l s ，p h o t o d i o d e s ，e t c ) e l e c t r o - o p t i c a lp r o p e r t i e sa n ds p e c t r a lc h
4、 a r a c t e r i s t i c so ft h ed e t e c t i o ns y s t e m 1 I lt h eo p t o e l e c t r o n i cd e v i c e so nt h ep r i n c i p l eo fm e a s u r e m e n to fs p e c t r a lc h a r a c t e r i s t i c su s e dt oc o m p a r et h r e es c e n a r i o s ：ad i f f r a c t i o ng r a t i n g , F
5、a b r y P e r o ti n t e r f e r o m e t e ra n dt h eM i c h e l s o n t y p ei n t e r f e r o m e t e r - t y p ep r o c e e d F i n a l l ya d o p t e dad i f f r a c t i o ng r a t i n gm o n o c h r o m a t o rs p e c t r a lc h a r a c t e r i s t i c so fo p t o e l e c t r o n i cd e v i c
6、e sa sm e a s u r i n ge q u i p m e n t E l e c t r o - o p t i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fo p t o e l e c t r o n i cd e v i c e si nt h em e a s u r e m e n t ，t h i sp a p e ru s e sar e dl a s e ra sal i g h ts o u r c e ，a n dU S e Sav a r i a b l ec o n s t a n tc u r r e n ts o u r
7、 c ea sal a s e r - d r i v e n ，S Ot h a tt h eo u t p u tl a s e rp o w e ra d j u s t a b l e I nt h ev a r i a b l ec o n s t a n t c u r r e n ts o u r c ed r i v e rc o n t r o lp a n e l sf o rc o n t r o l l i n gt h i sp a p e r ,A R Mm i c r o c o n t r o l l e rc o n t r o l l e db yt h e
8、m i c r o c o n t r o l l e ro nt h eD Ac o n t r o lt oa d j u s tt h ev a r i a b l ec u r r e n ts o u r c eo p t i c a lp o w e rc o n t r o li nt h es i g n a la c q u i s i t i o ns y s t e m ，t h i sp a p e r , a n a l o gc i r c u i t so nt h eo p t o e l e c t r o n i cd e v i c e sm e a s
9、u r e m e n t s A n a l o gc i r c u i tt h r o u g ht h ep h o t o v o l t a i cc o n v e r s i o na n dt h r o u g hm u l t i - c h a n n e la n a l o gs w i t c hN Cs t r o b ed e v i c e s T h e na f t e rav a r i a b l eg a i na m p l i f i e r 、A f t e rA Dc o n v e r s i o na n dt h r o u g h
10、t h em i c r o c o n t r o l l e rs e r i a ld i g i t a ld a t at ot h eA R Mw i t h i nt h em a i nc o n t r o lp a n e lf o rp r o c e s s i n g W i n d o w e s C E n e to p e r a t i n gs y s t e mu s i n gt h ed a t ap r o c e s s i n g A st h em e a s u r i n gc i r c u i ta n dav a r i e t yo
11、 fo p t o e l e c t r o n i cd e v i c e sa g ep r e s e n ts ot h en e e df o rs o f t w a r ec a l i b r a t i o ne r r o r s A f t e rs o f t w a r ep r o c e s s i n go ft h em e a s u r e dd a t ac u r v ef i t t i n g , f i n a l l ya p p e a r si na7 i n c ht o u c hs c r e e no nt h ed i s p
12、 l a y K e yw o r d s ：g r a t i n gm o n o c h r o m a t o rW i n d o w s C E n e to p e r a t i n gs y s t e ms i g n a la c q u i s i t i o ns y s t e ml a s e ra n di t sd r i v i n g长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，嵌入式光电光谱检测系统特性的研究是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或
13、撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：篡兰函一列Dm l f l z , _ f f _ E t长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定“ ，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和C N 系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编
14、学位论文。作者签名_ 塑兰垄垂7 卫 ! 钮月凹日导师签名：，獬z Q ( 垒年土月上媚1 1 论文研究背景与意义第一章绪论由于光电子技术发展和光电器件广泛用于在生活中的很多方面，例如光电探测领域、光电转换技术、太阳能技术池、光电传感器等很多种领域。对于半导体和金属氧化物等光电器件及其光电相关组件在市场需求和占有量日益扩大。所以需要大量光电器件本身光电特性的检铡，因此可以测量光电器件的光电特性和光谱特性等的检测仪器需求也大量增加，随着市场对此类仪器需求日益扩大，所以对此类检测装置的研究也越来越多。一般半导体光电器件的特性主要包括光电特性、光谱特性、伏安特性以及频率特性和温度特性等，但是其中半导
15、体光电器件的光电特性和光谱特性尤为重要，为光电器件所使用时所参考的两个重要技术指标。由于此类产品在市场中没有大量的普及，以及现有的此类产品一般价格比较昂贵，而且仪器比较庞大，不适于普及在生活中很多所需的多种领域。尤其在现代光电器件已经深入到生活当中的很多地方，在现有的光电器件并没有一个很严格使用要求，也没有强硬的措旌来规范化的市场，所以急需一些小型化的大众化的光电器件的测量装置，便于携带，易于测量的设备。所以此类设备需要具备体积小、功耗低、寿命长、精度高、启动时间短、动态范围宽、重量轻、功耗小、成本低等特点，才可以更加普遍的应用和快速的发展。例如发光二极管，光电池，光敏电阻的规模化应用于社会中
16、的各个领域，已经作为一种必需的设备深入人心。在民用和商用及其教学上应用越来越广泛，但普通百姓对光电器件的光电特性及其光谱特性却很少了解，而且市场上的同类产品全部比较庞大而且操作复杂，所以本设计具有广阔的市场前景和发展空间，在民用、工业、科研和医学等领域需求量非常大而且应用范围相当广泛。研究、测量光电器件的光电特性及光谱特性，给出光电器件技术参数的质量科学评价，对光电器件设计及应用具有极其重要的意义。近年来，如何用一种简便、精确、实用的方法测量、评价光电器件的技术参数，已经成为具有实际经济意义，值得从事光电器件生产的公司和研究光电器件的工作者们进行深入研究。传统的测量光电器件的光电特性光谱特性的方法都由光电器件的生产公司自行设计电路独自测量，同时市场上也出现了些光电检测的产品，但大多数都很笨重不易普及大众化。所以一种可以测量光电器件的光学特性的仪器对进行光电器件的参数测量及辅助设计教学等具有十分重要的意义。1 2 国内外发展的现状目前国内外的各种测量光电参数的仪器主要趋势为智能化、小型化以及功麓高度集成化，系统功能操作简单
