一种基于FPGA的高速微型光纤光谱仪

摘要

本实用新型涉及一种基于FPGA的高速微型光纤光谱仪，包括：一光学系统：接收光谱并将光谱进行色散后形成若干束单色光，然后将该若干束单色光信号转换为随光强信号变化的电信号并输出；一光谱信号获取与处理系统：接收光学系统输出的电信号，并将电信号进行一系列处理后转换为稳定的数字信号；PC控制系统：接收光谱信号获取与处理系统输出的数字信号，并根据用户需求针对信号进行分析；用于配置和控制的外部接口：至少包括USB接口，用于连接光谱信号获取与处理系统和PC控制系统；电源系统：给需要供电的系统供电。因此，本实用新型具有如下优点：产品体积小、性能稳定、分辨率高、信噪比高、处理速度快、功耗低、价格便宜、功能灵活。

主权项

一种基于FPGA的高速微型光纤光谱仪，其特征在于，包括： 光学系统、与光学系统连接的光谱信号获取与处理系统、通过外部接口和光谱信号获取与处理系统连接的PC控制系统、以及给需要供电的系统进行供电的供电电源系统； 所述光学系统包括用于传递并对光谱进行处理的光路部分和以及接收光谱并将光谱转换为电信号的光电探测器；所述光路部分包括： 一光路狭缝：供光谱入射； 一准直镜：用于将入射光谱准直成一束平行光； 一光栅：接收经过准直镜的平行光，并将该平行光进行色散，得到若干束平行的单色光； 一聚焦镜：接收经过光栅的一级衍射光线，并将其聚焦到光电探测器上； 所述光谱信号获取与处理系统包括： 与光电探测器连接的信号处理模块、与信号处理模块连接的FPGA控制系统、连接在FPGA控制系统和光电探测器之间的CCD驱动电路、以及连接在FPGA控制系统和外部接口之间的USB驱动控制系统，USB驱动控制系统包括一个外部触发控制驱动电路，以及集成在外部触发控制驱动电路上的外部接口； 所述CCD驱动电路采用型号为CD74HC04的CCD驱动芯片；所述FPGA控制系统采用型号为XC3S400‑4FTG256I的FPGA控制芯片；所述外部触发控制驱动电路采用型号为CD74HC04的外部触发控制驱动芯片；所述USB驱 动控制系统采用型号为CY7C68013A的USB驱动控制芯片；USB驱动控制芯片连接有RS232、SPI以及I2C接口，所述RS232接口使用的是型号为LTC1386的芯片。