基于DSP+FPGA的近红外检测仪关键技术研究

在这篇论文中,根据吸光度原理设计了一种快速实时地检测白酒酒精度的便携式近红外光谱仪器,并着重研究其关键技术。
　　 控制系统采用DSP和FPGA相结合的设计方案,DSP实现算法、管理系统运行,并实现了系统的自启动;FPGA实现时序控制、通信模块设计,简化了外围电路,提高了系统的可靠性,能够更好地解决微光信号处理电路系统的高速实时性需求。
　　 信号采集电路由廉价且低功耗的近红外LED以及光频转换器TSL245组成,系统稳定性高,不易受干扰且测量精度高,电路设计较为简洁。数据采集完毕后,对光谱数据进行温度补偿,完成温度补偿模块的硬件设计和软件设计,以线性回归分析法建立了频率校正值与温度值的数学模型,并进行仿真验证。
　　 提出软硬件结合的微弱信号检测处理方法,先通过前置信号放大电路对检测信号适当的放大,使光电信号更易于处理,再通过整形电路滤噪输出规则的方波,以便于频率采集模块的读取。在经过前置信号调理电路处理后,再采用二代小波分析对信号噪声频谱分析,结合信号所含噪声频谱特性的分析,实现对信号噪声的针对性处理,有效地去除采集信号的谐噪声干扰,剔除突变点,在消噪前提下提高了算法的计算速度,且能较好地保留信号的细节信息,从而提高仪器测量的精度。最后提出利用插值法分段建立起酒精度与频率的拟合曲线,以达到更精确地处理光谱数据。
　　 结合上述设计特点,论文所研究设计的近红外光谱检测仪的主要特点为体积小,集成度高,便于携带,适合现场快速检测。