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蔡司光电二极管阵列光谱仪模块

蔡司光电二极管阵列光谱仪模块(diode array spectrometer module)
控制:光電二极管阵列光谱仪模块
模块控制

随着电子技术的进步,使得二极管阵列光谱仪的控制方式简单而**。在电路方面利用弱信号放大、信号积分和模数转换技术,使用微处理器进行控制和数据处理,以二极管阵列光谱仪模块为核心的技术有了更广泛的应用。

二极管阵列器件

通常的二极管阵列光谱仪模块使用的是硅二极管阵列器件,这些器件具有的像素数目从256、512到1024。特殊设计的短腔体检测器件使其可以安装于非常靠近光入口的地方,由此产生的小检测偏角会提高光栅使用效率。
一个具有N个像素的二极管阵列器件可等价为一列N个电容器,器件接受光强照射后,电容器充电,充电电荷对时间的积分正比于光强度,当电荷信号转为电信号一个一个被输出时,外部时钟电路的频率f就决定了每个像素占用的时间tpixel。以这种方式,可以确定可能的*小积分时间tint,min。
tpixel=1/f, tint,min=(N+1)*tpixel
当时钟的*高频率fmax=2MHz时,对于256个二极管阵列器件的模块,
积分时间tint≥128μs。
 积分时间的选择通过序列的启动脉冲时间间隔确定。从技术角度讲,积分时间是启动脉冲触发二极管阵列器件充电过程,从启动脉冲开始,直到下一个启动脉冲触发到来的这段时间。
二极管阵列的电子控制参数在其相应的模块说明书里有详细描述。

控制电路和前置放大器

在二极管阵列器件充电完成后,转换开关、移位寄存器、前置放大器完成把电荷信号转为电信号并将电信号放大输出的过程。如图8所示,外部产生的START、CLOCK信号送到移位寄存器,控制移位寄存器逐一打开转换开关,将二极管阵列上的反映光强度的电荷信号顺序取出,经过放大器后输出,电信号全部送出后,移位寄存器发出EOS(EndOf Scan)信号通知外部电路一次扫描完成,可以进行下一次扫描。




模数转换电路与光强度分辨率

转换电路将经过前置放大器放大的信号从模拟量转换为数字量。
电路系统的关键因素是光强度分辨率。如果转换电路中提供12、14、16位的采样分辨率,以测量中使用*高的16位的采样分辨率为例,可将测量量程分为65535(216)份,测量精度可达到满量程的1/65536(216),即可测量的光强度分辨率小于10-4。


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