[发明专利]简化数字锁相放大器的光栅扫描型光谱仪及检测方法

摘要

本发明涉及一种简化数字锁相放大器的光栅扫描型光谱仪及检测方法，是由上位机、检测控制系统、稳压控制电路、光源、调制器和单色仪与检测控制系统连接，检测控制系统经稳速电路与调制器连接，单色仪经取样器和传感器模块与检测控制系统连接构成。采用数字整周期累积解调的检测方法，对光谱仪每个扫描波长点的采样信号进行简化数字锁相放大处理，以整周期信号绝对值累计实现相敏检波中检测信号与2个90°相差的参考信号的乘法和积分，以算数平均运算实现低通滤波，以方波级数展开系数校正实现光谱信号幅值的检测。与现有的光栅扫描型光谱仪采用模拟锁相放大电路检测系统和数字解调采集系统相比，电路简单、成本低，算法简单，检测速度快、精度高。

主权项

一种简化数字锁相放大器的光栅扫描型光谱仪，是由上位机经检测控制系统、驱动控制电路、光源、调制器和单色仪与驱动控制电路连接，驱动控制电路与调制器连接，单色仪经取样器和传感器模块与检测控制系统连接构成；所述的检测控制系统是由微控制器单元分别经数据线和信号线与高速模数转换器单元连接构成；所述的驱动控制电路是由检测控制系统分别经稳速电路、稳压控制电路、步进电机驱动电路和限位检测电路分别与切光器、光源和单色仪连接构成；所述的简化数字锁相放大器的光栅扫描型光谱仪的检测方法，其特征在于，微控制器单元采用数字整周期绝对值累计平均的方法，对每个波长点的光谱幅度调制信号进行解调，实现光谱信号强度的检测，以正向过零判断整周期起点检测保证检测信号与参考信号同相且初始相位为0，以整周期信号绝对值累计实现相敏检波中检测信号与2个90°相差的参考信号的乘法和积分，以算数平均运算实现低通滤波，以方波级数展开系数校正获得光谱信号每个采样周期的幅值，并以m个采样周期幅值的平均值作为当前波长点处的光谱信号测量值，包括以下步骤：a、检测控制系统接受上位机指令，获得采样周期m值；b、控制ADC采样，采样频率大于等于n倍的信号频率，n≥10；c、读取ADC采样值x(i)，判断m个整周期的起点kj和终点kj+1，其满足：x(kt‑1)≤0且x(kt+1)≥0        (1)其中：i＝1,2，…，km+1+1，为采样点的顺序号；j＝1,2，…，m，为采样周期的顺序号；t＝j或j+1；d、绝对值累计平均，计算每个整周期内信号的绝对值累计平均值：e、系数校正、m个周期平均，计算当前波长点信号幅值A：。