ABOUT RELY-MEASURE
您的当前位置:主页 > 使用说明 >

基于虚拟仪器技术实现光谱测量系统的设计

发布时间:2020-11-23 07:27 作者:银河总站

  是研究光源性能的重要手段,但大多数测量仪表功能固定且较为单一,不能根据测量对象及要求的多样性进行灵活的调整和变更,由此带来了使用中的诸多不便。而利用虚拟仪器技术的优势就可较好的解决这一问题。

  虚拟仪器是基于计算机的仪器,它通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融为一体,从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,大大缩减了仪器硬件的成本和体积,尤其是便于软件的修改,以实现测试功能的扩展。本文利用目前国际上唯一的编译型图形化编程语言LabVIEW,设计了一个基于虚拟仪器技术的光谱采集与处理系统,功能较强,操作简便。

  本系统主要由光源、光栅分光系统、 CCD光电探测器、数据采集卡、 LabVIEW软件平台构成。CCD器件具有卓越的光电响应量子效率、灵敏度高、噪声低、读出快、动态范围大以及对光的频率响应范围宽等优点,使它成为光谱检测的理想探测器。并且,由于它能够进行多通道并行探测,进而同时探测多条谱线,所以在光电检测领域得到广泛了的应用。实验中,采用 TCD2252型 CCD接收光谱,通过 PCI-6251采集经 CCD转化得到的电信号并将数据送入计算机,用 LabVIEW编写程序,实现光谱采集、分析、显示、存储等功能。系统组成见图1。

  TCD2252是像元数为 2700的高灵敏彩色线阵 CCD,采用高灵敏度和低暗电流PN结作为光敏单元,内部设有彩色滤光片,信号分红、绿、蓝三路输出,RGB三阵列灵敏度典型值分别为 7.0V/lx.s、9.1sV/lx.s、3.2V/lx.s,其传输效率大于92%,光谱响应范围宽,在可见光波长范围内具有良好的光谱响应特性。

  LabVIEW 对 NI的数据采集卡提供了驱动程序,通过在 MAX中创建采集任务及相应参数,并调用DAQ 函数就可直接采集CCD的输出信号 。TCD2252按照彩色三分量RGB进行三路输出,单独采集一路或两路信号时,会造成某些颜色的光谱信号漏采样,故设计了对R、G、B三路信号同时采集。考虑到用软件实现时对采集卡采样率的要求较高,故在采集前先通过加法电路对三路电压信号值相加(见图2),进而实现 RGB三路光强信号的同时采集。

  在采集程序中,为了适应不同强弱光谱信号的采集之需,对所采信号设置了增益的动态调整功能。同时,注意了背景光的消除,通过“数组极值”模块得到采集的最小光强值(一般不是零),将所有光强数据减去最小光强,即将最小光强取为零,由此就消除了背景光的影响。此外,用户可以选择静态测量以及动态测量方式。为了提高原始数据的精度,还可以设置采集帧数,利用移位寄存器对采集数据进行累加后取平均,并对所得结果进行平滑滤波处理。

  数据处理中,首先利用特征谱线进行标定,根据光栅分光原理可知,光波长与 CCD像素位置点成多项式关系,故用最小二乘法拟合光谱曲线。在求取特征谱线对应的像元位置时,通过阈值峰值检测法,先设定一个初始值,若连续 5点的数据值均大于该值,我们认为存在一个谱峰,该谱线的对应像元就可确定为峰值极值两侧大于初始值的两个像元点之中间位置。利用 For循环和反馈节点输出数据 1到2700作为 Build XY Graph横坐标,光强值作为纵坐标,得到光强图。本系统采用三点二次拟合方式,在所检测的已知光谱谱线中,输入任意三条对应谱线的波长,求出坐标转换方程的系数,进而得到拟合方程和光谱曲线。

  同样,利用阈值峰值检测模块的调用来实现光谱谱峰的查找,在输入阈值后就可显示出波峰的位置、幅值信息。增加波长修正功能,即:当标准峰波长偏大,输入负值;反之,输入正值。通过WriteLabVIEW Measurement 保存波峰检测结果以及光谱数据,用ReadLabVIEWMeasurement 将已保存数据显示成图形。调用光谱图属性节点Image Export 导出光谱图像,Cursor Position节点动态显示某一波长对应光强值。系统的框图程序如图3。

  图 4为系统主界面,左半部份为工作控制面板,控制系统执行某个任务以及显示结果,中间部分显示像元号及对应光强值。右半部份为图像显示区,上窗口为光强度随像元的变化,下窗口显示的是光强随波长的变化,即光谱图,用户可以通过图形工具选板对光谱曲线进行横向、纵向、区域等多种放大方式。此外,为方便系统在非 LabVIEW环境下正常运行,通过新建项目菜单首先打包成可执行文件,进而创建成安装文件。

  首先对谱线在 CCD上的对应像元位置进行标定。实验中选择氦灯的 4条特征谱线nm,先采集数据得到各谱线峰值在 CCD上对应的像元位置如表 1所示。

  显然,线性定标法的误差相对较大,因此,二次标定比线性标定更加接近实际值,从而进一步提高了系统测量精度。

  本系统基于 LabVIEW 8.5虚拟仪器平台,它在远程应用上提供了非常便捷的网络传输方式,主要有 DateSocket技术、浏览器以及 Remote panel方式。其中 Web发布方式操作起来最为方便,不要求在客户端电脑上安装 LabVIEW软件,只要打开网页就能访问嵌于其中的程序前面板,因此,本系统选用网页发布模式。具体操作时,在工具菜单中启用 Web Server,并设置服务器所在位置,端口使用默认值;在浏览器访问权限中设置用户的访问权限。对浏览器地址设置哪些客户端有权查看和控制 VI前面板,哪些只允许查看,哪些拒绝访问。另外选择菜单中的 Web发布工具,选择光谱数据采集与处理系统.vi,会自动生成一个 HTML文件,将 HTML文件保存,被授权的远程客户端就可以通过访问该网络地址访问此系统。

  本文采用彩色线阵 CCD进行光电转换,能一次采集多条谱线,测量效率高。采用二阶定标法进行波长标定,提高了测量精度。运用 LabVIEW编程,实现了光谱的数据采集、分析、显示和存储等功能,用户能方便地进行远程访问,掌握测量情况。整个系统具有易开发和扩展等优点。

  该现象显示了电子等微观粒子与更大的物体之间可以有多么深刻的区别。当我们把皮球扔到墙上时,它会弹回来;....

  从国家航天局获悉:17日,长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试....

  记者19日从科技部获悉,“奋斗者”号全海深载人潜水器顺利完成万米深潜试验。“奋斗者”号全海深载人潜水....

  如何选择合适的烟雾报警器? 之前,烟雾报警器在国内并不太受到重视,相比于美国约95%左右的家庭安装率....

  近年来,我国迈向深空的脚步越走越远,仅靠单个大口径测控天线已经不能满足深空测控任务对测控和数据传输的....

  消防二总线是一种相对于四线系统(两根供电线路、两根通讯线路),将供电线与信号线合二为一,实现了信号和....

  11月17日消息,据媒体报道,截至2020年11月17日凌晨,我国首次火星探测任务天问一号探测器达成....

  近日,中国探月工程同时还迎来一个重要纪念日——嫦娥一号发射13周年。2007年10月24日,我国首颗....

  说到温度,一般用的都是空调了。空调用来控制数据中心的温度和湿度,制冷与空调工程协会的“数据处理环境热....

  虚拟仪器是现代计算机技术、仪器仪表技术及现代计算机辅助测试(CAT)技术相结合的产物,广泛应用于数据....

  在月球背面,嫦娥四号着陆器、玉兔二号月球车已经进入第24个月昼,顺利工作682个地球日。马上,嫦娥五....

  虚拟存储器(Virtual Memory)是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间,它使用户逻辑存储....

  氟利昂在常温下都是无色气体或易挥发液体,无味或略有气味,无毒或低毒,化学性质稳定。由于它们很容易液化....

  据外媒报道,现在距离美国宇航局(NASA)制造的“火星2020毅力号”登陆不到100天了。这项任务最....

  虽然当前利用非线性晶体可以实现从中红外M到可见光近红外VIS-NIR波长转换,但是这需要在几瓦的泵浦....

  而在月球光照区发现水的线号”、NASA的“深度撞击”号和“卡西尼”....

  水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加,主要用....

  简单的来说视觉测量系统用主要是通过机器替代人眼来给产品外观尺寸做测量和判断。而视觉检测则是通过机器视....

  今年7月20日,阿联酋火星探测器“希望号”成功发射,打响了其“探火”第一枪。如今,阿联酋又将目光投向....

  基于LabVIEW6i中的DataSocket控件实现网络化自动测试系统的设计

  计算机硬件和软件的渗入给传统测试技术带来了新的革命,在计算机、微电子、传感器、通信和网络等技术不断进....

  从红外线被科学家发现开始,红外探测技术已经逐渐在各个领域大放光彩。无论是我们随处可见的感应灯、感应水....

  建筑发生火灾时,防烟楼梯间、避难走道及其前室,是人员撤离的生命通道和消防人员进行扑救的通行走道,必须....

  以光为信息载体实现通信的光通信技术,凭借优异的速度传输性能和强大的信息容量成为现代社会最重要的技术之....

  受益红外产品需求激增,睿创微纳今年以来经营持续向好。 日前,睿创微纳发布三季报,公司2020年前三季....

  在工业生产过程中,每个产品在完工之前都需要经过一系列的检测识别工作,例如对工业零件中的尺寸进行测....

  观测服务超过5200个机时;累计发现脉冲星超过240颗;基于观测数据发表的高水平论文达到40余篇……....

  介质损耗因数tgδ是反映高电压电气设备绝缘性能的一项重要指标。通过测量tgδ可以反映出绝缘的一系列缺....

  在失去联系长达7个月之后,NASA宣布已经与旅行者2号探测器成功重新建立了联系。

  差压式(也称节流式)流量计是基于流体流动的节流原理,利用流体经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的....

  2011年5月8日,一个身高不足1.6米、被马未都称为“土贼”的山东农民石柏魁,闯入了“插翅难飞”、....

  借助在多探头天线测量解决方案领域积累的丰富经验, MVG的各个团队接受了这项挑战。他们着手创建了一个....

  机器视觉是一门学科技术,广泛应用于生产制造检测等工业领域,用来保证产品质量,控制生产流程,感知环境等....

  随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,工业用电和家庭用电量逐年增加,给人们的生活和生产带来极大便利....

  天问一号顺利完成第三次轨道中途修正,继续向火星进发,天问一号预计明年5月在火星着陆。 据中国首次火星....

  不知不觉中,中国首个火星探测器天问一号已经飞出2.56亿公里了,也完成了三次变轨,不过它还有很长的一....

  据介绍,乌托邦平原是火星上最大的平原,地势比较平坦,国际上发射过的火星探测器基本上都是在北半球着陆的....

  据介绍,实施第三次轨道中途修正,是为了在深空机动后,对转移轨道再次进行微量调整,使天问一号按照预定时....

  本文档的主要内容详细介绍的是LMS511室外型激光测量系统的中文操作手册包括了:一 LMS511 安....

  DiaMet软件内的导航功能通过简洁的设计以及简单直观的手势使操作变得轻松简单。 屏幕顶部的虚拟标签....

  周界防范系统作为工作区安防状态的监视、信息手段之一,可结合内部对讲系统,遥相呼应,可减少管理人员的工....

  烟感感应到烟雾到报警需要2秒的时间。烟感用1秒钟时间通过无线信号将报警信号传输给楼层的主机终端。

  当地时间上周五晚些时候,美国国家航空航天局(NASA)官员表示,当周早些时候,该机构旗下的 OSIR....

  HF01高温热通量传感器可测量高温下的热通量和表面温度,通常在工业环境中。它特别适用于趋势监测和比较....

  如今,设计工程师在需要非接触探测和三维(3D)电场成像的嵌入式系统中使用MC33794,可减少系统所....

  当工业环境、日常生活环境(如使用天然气的厨房)中可燃性气体发生泄露,可燃气体报警器检测到可燃性气体浓....

  光强自动采集系统由计算机、步进电机控制器、电控平移台、光源、检测产品、光电探测器和锁相放大器组成。将....

  UH4000 多功能系列硬度计适用于大批量生产实验室和生产车间。 它有两种不同的配置, 分别为 UH....

  验收错误:使用高浓度气体进行测试案例:客户在现场安装可燃气体检测器后,使用打火机测试探测器是否正常工....

  “数字福建”建设的生动实践为“数字中国”积累了丰富鲜活的经验,作为发源地的福州,更是点燃了建设“数字....

  物质燃烧时,产生烟雾和放出热量的同时,也产生可见的或大气中没有的、不可见的光辐射。火焰探测器又称感光式火灾探测器,它...

  【乐拓USB示波器免费试用连载】可移动示波器平台虚拟仪器比较你可以得出?

  一、可移动示波器 可移动示波器以FLUKE的手持示波器和国产带电池的示波器为例,纯属...

  首先感谢乐拓仪器与电子发烧友平台提供的试用机会! 西安乐拓科技(LOTO Instruments)作为陕西...

  SAM3S运动探测器相机的被动红外参考设计(PIRRD)。该电路为硬件和软件工程师提供了详细的指导和说明,构建...

  ADM00344,演示板是一个完整的独立烟雾探测器应用程序,带有烟雾室模拟器。演示板允许评估RE46C190的所有功能。该...

  你好 使用Vivado v2015.3 我的第一次设计并且能够获得成功的模拟,并且最初可以实现。 但尝试设置调试集线器/探测器,我尝试...

  气体报警器分为家庭用气体报警器和工业用气体报警器。家庭用气体报警器主要是检测煤气和天然气泄露。工业用气体报警器则是检测氨...

  一下有两种方案,单片机用AT89C51,数模转换用AD0809 ...


银河总站
Copyright © 2018 银河总站 All Rights Reservrd 版权所有 技术支持:捷搜网络
网站部分图片来自互联网,如有侵权,请及时通知,我们会及时更换!