高精度椭偏光谱仪数据采集和分析系统.pdf

高精度椭偏光谱仪数据采集
和分析系统
袁治国
(信息工程学院计算机科学与技术专业 1996110102)
一、概述
实验数据采集系统(Data Acquisition System)
在进行物理实验时,首先必须采集实验数据。利用某种检测技术将待测模拟量由传感器
和转换装置转变为数字信号收集于计算机中并能进行存储、计算和处理的装置称为数据采集
系统,它是重要的计算机应用系统之一。
以微机为核心构成的数据采集系统,可以在微机的控制下自动采集实验数据,并可自
,如通道切换,量
程选择,采样次数等等。同时,这种数据采集系统在速度、精度、抗干扰能力、灵活性、
可靠性以及性能价格比等方面,比传统的电子学系统更优越。
一般来说,只有很少几种传感器可以将待测的模拟量直接转换为数字信号,大部分传感
器只能以模拟量输出。对于数据采集系统而言,由于被采集的电信号可以是模拟量,也可以
是数字量或开关量,且各种信号在变化速度、幅度等性质上也有很大的不同,因而数据采集
的具体方式可以是千变万化的,但数据采集的基本框图却大体相同,如图1-1-1 所示。



模拟信号预处理(放大、各种形式的 A/D 数据
输入摔减、滤波) 转换输出

脉冲信号数据
预处理放大、缓冲计数
输出整形输出
图1-1微机数据采集系统

在高速数据采集系统中,经常采用 DMA 方式将数据直接送入存贮器内,微机只用于设
定参数和采集后的数据处理,以克服微机速度不够快的缺点。同样,还可以为每一路测量通
道配量一个高速的 A/D 转换芯片和一个读写存贮器,实现多入口的数字缓冲存贮。数据采
集完毕后,再根据需要逐路调入微机的主存贮器进行处理。
信号产生及信号处理系统(Signal Generation and Signal Processing Systems)
利用微机可以非常灵活地产生各种波形,因而可以作为灵活的频率合成装置和信号发生
器使用。利用微机可以直接产生各种数字波形,也可通过 D/A 转换装置产生各种模拟波形。
与数据采集装置相结合的计算机数字信号处理装置。对测得的电信号不论是进行比较简单的
零点漂移扣除、系统误差补偿、平滑处理、微分、积分变换,还是进行比较复杂的数字滤波、
傅立叶变换、相关处理和取样平均,以提高信噪比、进行姘谱分析,或从噪声中提取微弱信
号,都属于信号处理的范畴。信号处理传统上是由模拟系统实现的。目前随着 LSI 技术、微
机和信号处理技术的发展,由数字电路与计算机实现信号处理的数字信号处理(Digital
Signal Processing ,DSP)系统,在许多领域中占据了重要的地位,甚至取代了传统的模拟
系统。一切有数字电路和计算机对电信号进行的处理可称为数字信号处理,从这个意义上讲,
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各种识字式的测量仪器和各种谱仪本质上都是数据采集和处理系统。
总之,将微机应用于实验物理学研究,不仅能使传统的实验技术和仪器设备的性能得
到很大的提高,而且可以发展出在新概念下的新型实验技术和仪器设备,进而必将给实验
研究本身带来巨大的变革,对实验研究的发展起到巨大