便携式拉曼光谱仪高精度CCD电路系统研究

【摘要】拉曼光谱技术能够对各种分子结构和物质种类进行鉴别,应用广泛。相比于传统的大型拉曼光谱仪,便携式拉曼光谱仪由于在体积和质量上有巨大的优势,能很好的满足手持和实时性检测要求,因而成为了当前的拉曼光谱仪领域的研究热点。但是相比于传统的拉曼光谱仪,其在测量灵敏度上还是存在一定的差距。结合表面增强拉曼光谱SHINERS技术的便携式拉曼光谱仪能将拉曼信号提高几个数量级,很好的兼顾了便携式光谱仪的测量灵敏度和便携性。本文我们主要介绍光谱仪中的高精度CCD传感器驱动及信号数字化电路设计部分,其主要技术目标是实现长时间积分下对暗电流噪声的抑制以及弱目标信号环境下对信号灵敏度的提高。针对拉曼光谱特殊的性质,我们选用了滨松公司高灵敏度低暗电流噪声大动态范围的线阵CCD。为了使该CCD的性能最大化的同时最小化整体系统的体积,我们精巧的设计了其外围电路。整个设计包括多级电源电路、时序产生电路、驱动电路和A/D转换电路几个部分。其中12级独立电压电路作为最重要的电源电路,是通过参考电压源与运放构成的低通滤波器完成设计,提供了良好的稳定性和高精度性,同时为了设计简单、调试方便,采用CPLD为CCD提供时序驱动信号。A/D转换部分采用了具有相关双采样、可编程增益、16位精度的A/D芯片。最后得到的数字信号通过USB2.0数据接口传输到上位机。该系统经过试验调试和实际工作,在长时间积分弱信号情况下能高效的捕捉拉曼光谱信号。同时系统体积小,适用于便携式应用领域。
【作者】尹煜；
【导师】严惠民；倪旭翔；张秀达；
【作者基本信息】浙江大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】便携式拉曼光谱仪；SHINERS；CCD；驱动电路；模数转换；

【参考文献】
[1]郭小伟.基于数字技术的建筑表皮生成方法研究[D].北京交通大学,2014.
[2]张明亮.水电厂物业管理的模式研究[D].重庆大学,工业工程,2003,硕士.
[3]刘文静.济南市少儿拉丁舞开展现状调查研究[D].山东师范大学,体育（专业学位）,2013,硕士.
[4].《浙江大学学报(农业与生命科学版)》稿约[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2014,03:355.
[5]张顶学,关治洪,刘新芝.一种动态改变惯性权重的自适应粒子群算法[J].控制与决策,2008,11:1253-1257.
[6]罗丽琴.中德“灰姑娘”文本叙事比较研究[D].江西财经大学,英语语言文学,2013,硕士.
[7]唐璐.钢材的景观表现力分析研究[D].北京林业大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[8]梁定祥.皮带机控制系统的防晃电设计和运用[D].大连理工大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[9]王晶晶.过程写作法在高中英语写作课程中的应用[D].辽宁师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[10]秦雨航.基于ArcEngine组件技术的道路交通流量信息管理系统设计与实现[D].重庆交通大学,大地测量学与测量工程,2012,硕士.
[11]李灏.基于一致性时钟同步协议设计及实验研究[D].浙江大学,控制工程,2014,硕士.
[12]秦凯.住房支付能力研究[D].华中师范大学,土地资源管理,2013,硕士.
[13]陈健.熔融共混制备尼龙6/环氧树脂复合材料及其性能研究[D].中北大学,高分子化学与物理,2014,硕士.
[14]范鹏程.序列图像自动拼接技术研究[D].西安工业大学,光学工程,2012,硕士.
[15]马儒宁,涂小坡,丁军娣,杨静宇.视觉显著性凸显目标的评价[J].自动化学报,2012,05:870-876.
[16]陈军.论商标权与商号权冲突与解决[D].华东政法大学,知识产权,2012,硕士.
[17]谭攀静.工程供应链材料供应商选择和多级库存联合优化研究[D].华北水利水电学院,管理科学与工程,2012,硕士.
[18]陈春光.Wi-Fi无线传输视频混沌保密通信技术[D].广东工业大学,电路与系统,2014,硕士.
[19]DaleG.Stone,范维尚.用地震资料外推测井曲线[J].石油地球物理勘探,1982,05:14-26+42.
[20]裴薇.小儿自发性胆道穿孔1例报告并文献复习[D].兰州大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[21]刘磊.分布式块存储系统节能技术研究[D].华中科技大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[22]刘一璇.心脏三维可视化中传递函数的研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2014,硕士.
[23]王冬.计算机光盘驱动器高速旋转盘片的解析动力学研究[D].吉林大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[24]叶梦星.公众认知视域下的刑事司法信任研究[D].浙江工商大学,诉讼法学,2013,硕士.
[25]郭伟华.关于进一步发展我国现代农业对策的探讨[D].浙江大学,果树学,2012,硕士.
[26]尹兴跃.视频技术在网球发球速度与成功率分析中的应用研究[D].中国矿业大学,体育教育训练学,2014,硕士.
[27]张龙.独立后菲律宾高等教育政策研究[D].广西民族大学,行政管理,2013,硕士.
[28]张雯.小型风电零部件企业基于价值流的研究和改善[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[29]王文.济南市茶叶流通市场的分析报告[D].山东大学,国际商务（专业学位）,2013,硕士.
[30]熊颖.不可约马链、细集的性质及应用[D].湖北大学,概率论与数理统计,2012,硕士.
[31]只佳增.广西龙州县苔藓植物初步研究[D].华中师范大学,植物学,2013,硕士.
[32]戴昕鹏.甘肃白银农业区重金属富集水平及对当地居民健康风险评价[D].兰州大学,动物学,2013,硕士.
[33]王璐.三元复合驱清防垢措施优化[D].东北石油大学,油气田开发工程,2013,硕士.
[34]蓝天.缓刑适用社区矫正制度研究[D].河北经贸大学,刑法学,2012,硕士.
[35]马荆亮.四碱式硫酸铅制备及对Pb-C电池正极性能的影响[D].哈尔滨工业大学,化学工程,2013,硕士.
[36]崔静静.基于身份的多接收者匿名签密方案研究[D].西安电子科技大学,密码学,2012,硕士.
[37]薛明星.中国当代美学视野下吕荧美学观点研究[D].安徽大学,美学,2014,硕士.
[38]张泾周,杨伟静,张安祥.模糊自适应PID控制的研究及应用仿真[J].计算机仿真,2009,09:132-135+163.
[39]张琳.眼睛注视知觉及其对面孔再认和表情判断等社会认知过程的影响[D].西南大学,基础心理学,2013,硕士.
[40]罗坤.气固两相自由剪切流动的直接数值模拟和实验研究[D].浙江大学,2005.
[41]古成瑶.城市住宅小区物业管理智能化实践[D].西南大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[42]王景茹.短距离速度滑冰弯道技术训练创新分析[J].长春教育学院学报,2014,06:72+74.
[43]左娟.中国—东盟自由贸易区进程及前景分析[D].云南财经大学,国际贸易学,2013,硕士.
[44]张小静.海安电信农村市场的开发与营销[D].南京理工大学,2005.
[45]叶荔.用企业形象设计的力量活化芜湖老字号[D].安徽工程大学,设计艺术学,2012,硕士.
[46]杨凯.功能化纳米石墨烯在生物医学领域的应用[D].苏州大学,2013.
[47]丁建石.以数据挖掘提升客户关系管理[J].高等职业教育(天津职业大学学报),2005,01:37-39.
[48]代丽丹.积极老龄化视角下的老年志愿者研究[D].南京大学,社会工作（专业学位）,2013,硕士.
[49]吴律,宋炜,张瑞斌,王丹,刘兵.辽河油田井间地震纵波和横波层析成像[J].石油地球物理勘探,1994,05:566-573+668.
[50]刘素娟.建立我国税收基本法的思考[D].东北财经大学,财政学,2003,硕士.