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光纤光谱仪

超小型光纤光谱仪

名称:超小型光纤光谱仪
详细信息 :


超小型光纤光谱仪




光纤光谱仪模组需要搭配驱动电路板一起使用

     UM1280/UM2280  光谱模块拥有精简架构及优化之光谱分析核心,并且内建线型CCD传感器加上8  pin外接电子接口。在光谱量测上,其光学架构能提供提供十 分坚固及稳定的量测性能。微小化模块设计更是提供了各种系统整合之弹性。

   UM1280/UM2280 光谱模块为一创新技术,拥有高光学分辨率及快速光谱讯号反应。

  本规格书提供 UM1280/UM2280  光谱模块相关的讯息及详细的操作方式。 UM1280/UM2280 模块使用Sony高灵敏度线型传感器--Sony  ILX563A  3000- element。使用者可使用8 pin 接头外接电缆控制CCD传感器,达到系统整合目的。

n SONY ILX563A侦测器

p 高灵敏度增测器

p 读出速率: 2MHz




n 光学相关

p 光学分辨率: 5.5 ~10nm (FWHM)

p 二种狭缝宽度选择: 25 or 40 μ m




n 电子特性

 p 积分时间: 1 ms ~ 使用者自定义

 2.2 规格

电源规格

p CCD输入电源VCC: + 5.25 VDC




n 体积规格

p 大小: 39。25  mm  (宽) x 43。54  mm  (长) x 10。1 mm  (高)

p 重量: 8 g




n 电源

p 电源需求: 12 mA at +5  VDC

p 支持电压: 4。5 – 5。5 V




n 光谱模块

p MEMS光学结构

p 输入光纤连接头: SMA 905

p 入口狭缝: 25 or 40 μm

p 侦测器: Sony  ILX563A CCD

p  滤片:过滤2级 及 3级 衍射效应

 n 光谱效能




p 波长范围: 380 ~ 780 nm; 340 ~ 850 nm

p 积分时间: 1 ms ~使用者自定义

p 分辨率 (FWHM): 5.5~10 nm




n 适用环境

p 温度:储存温度: -30℃ to +70℃ &操作温度: -10℃ to +50℃

p 湿度: 0% - 90%



n 电子接口

p CCD直接控制

此章节为介绍 UM1280/UM2280外接头部分。此外接头为8pin(pitch 1.0mm)界面。连接在电路板端的是HTHR-08WR。下图末端P1处是UM1280/UM2280内侧端。末端P2是连接主板端。 


Fig. 2: 8 pin电缆机构图

 Fig。 3:HTHR-08WR机构图

n Pin#描述


Pin号码

方向

Pin名称

功能

1

Input

SH

CCD SH控制

2

Input

Gain

CCD 增益控制,预设为低增益 (gain=1)

3

Analog Output

VOUT

CCD 影像输出

4

GND

GND

接地

5

Input

ROG

CCD ROG控制

6

Input

CLK

CCD CLK控制

7

Power

+5V

CCD电源 +5V

8

GND

GND

接地




n Pin方位

下图为UM1280/UM2280 8 pin缆线,红色线是8  Pin接头中的Pin1。(连接主


板)

3.3 总览 

n CCD侦测器



Sony   ILX563A为一简单长方形CCD线型传感器,专门设计与光学量测装置上使用。其内建时序产生器及时钟装置,只需提供简单5V电源供应即可使用。

      Sony的CCD有两种操作模式。 一种是『sample/hold』模式,另一种是『没有sample/hold』模式。Fig.6 时序图『没有sample/hold』模式。 此模式在每一个时间循环后将会进行重置。UM1280/UM2280 及使用此种CCD操 作模式。其通讯AFE (模拟前终止) 装置须在CDS (关联双样) 模式运作。

 CCD操作序列是『触发-传送-读出』。CCD 首先执行积分时间,接下来在下个 循环才读取Vout。这种操作像导管传输,Vout 讯号显示之波长事实上是前一个循 环之触发结果。 输出讯号大小几乎与积分时间相当。当进入之光能量或积分时间太 长,使得像素充电饱和,CCD输出讯号将只呈现其饱和值。根据CCD传感器特性, 过饱和的状态将会导致讯号反转。

n CCD/系统噪声


主要影响电压输出讯号值的噪声有三种:『光源稳定性』、『电子噪声』、

『CCD侦测器噪声』。若我们忽略外在光源稳定性之影响,主要影响整理系统输出

的便是『暗噪声』。『暗噪声』的定义是在全黑环境下,1 ms积分时间内的电压输 出(Vout RMS),所以暗噪声的高低完全取决于电子读出噪声及CCD传感器本身。

另一个评断讯号表现好坏的参数为『讯杂比』(SNR)。 『讯杂比』的定义是最

大讯号(65535)  除上RMS值。讯杂比越大表示读出讯号越稳定,且越容易区分出低

讯号中的差异性。







n 讯号多次平均

一般来说,想要取得理想的讯号曲线常见方法有两种: 『讯号多次平均法』、

『boxcar  filter』。 『讯号多次平均法』可以真实减少影响每个像素之噪声。可想

见的,使用越多次取样平均将可以得到越好的平均讯号结果表现,但相对的需要付 出更多的时间来取得光谱。在时间坐标图光谱上使用平均取样时,讯杂比(SNR) 会 增加成 取样数开根号 的倍数。例如:当平均取样数为100时,SNR会变为10倍。

     第二种方式为『boxcar filter』,为使用邻近取样点做平均以得到平滑讯号曲 线,但此方法会造成讯号的减损,若您需求目的为得峰值讯号,并不建议使用此方式。若您使用需要,此两方法亦可同时使用在同次的量测之中。


内部操作 

n 像素定义


若使用AFE装置做系统整合,你可以使用以下命令去做基本噪声校正(adjust the AFEOFFSET)。另一种基本噪声校正方式是藉由软件使用背景移除。选择何种

方式校正,取决使用者想如何去表现基本噪声。

 像素总览:

1–13       无作用像素

14–31      光学全黑像素

32          无作用像素


    33–3032     光学有效像素


   3033-3038      无作用像素

超小型光纤光谱仪
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