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基于数字化解调技术近红外光谱信号采集系统的研制

2014-03-21刘志伟苏鹏飞刘红妮

仪表技术与传感器 2014年7期
关键词:单片机信号系统

刘志伟,胡 岚,苏鹏飞,刘红妮

(西安近代化学研究所,陕西西安 710065)

0 引言

近红外光谱分析技术(NIR)作为近年来发展最快的高新技术之一,具有快速无损,绿色环保,操作方便,检测效率高,适用于实时在线分析等优点[1]。信号采集系统的研究一直是近红外光谱仪器研制过程中的重要环节。文中针对微型化和专用化的要求,设计实现了一种基于数字化解调技术的增益可调型近红外光谱信号采集系统[2],该系统信号处理电路简单,调试环节少,可用于便携式及微型化近红外光谱仪。

1 数字化解调技术

数字信号与模拟信号相比较,具有易于存储、可靠性高等优点,近年来数字信号处理技术得到了广泛的应用。许多模拟信号处理部分正在逐渐被数字化变换取代,从而可以进行数字信号处理。信号的数字化解调方法中应用最广的是数字正交解调法。在理想情况下,数字正交解调方法具有精度高,误差小等优点。但实际应用中存在很大的局限性,电路设计复杂,通常要用到数控振荡器(NCO)或锁相环等器件,同时对器件的技术指标要求很高,非常耗费资源[3]。

数字化包络解调技术则是将模数转换器(ADC)采集得到的数据进行一定的加减运算,用数字化运算方式实现模拟正交解调方法中的正交和低通滤波功能,最终计算得到被测信号的包络幅值。图1为数字化包络解调算法的原理图。x(t)是正弦波输入信号,该信号经ADC转换得到离散信号序列x[n]。构造与x[n]相位相差90°的参考信号序列r1[n]和r2[n],将x[n]与r1[n]和r2[n]分别进行PSD(相敏检波)算法得到up1[n]和up2[n]。……

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