近红外光谱仪中单色光控制器的总体设计

　　1近红外光谱分析仪电路结构

　　近红外光谱分析仪从电路结构上来讲，其结构如图1所示，单色光控制器的作用是为近红外光谱分析仪提供方便、稳定、可靠、便携的单一频率光源。数 据采集系统采集经过样品后的单一频率光谱。上位控制机的作用是:对单色光控制器产生不同频率的单色光进行控制、接收数据，采集系统采集的不同频率单色光的 光谱以及根据不同频率的单色光和采集对应单色光的光强之间的关系分析出样品中的物质成分。

　　2单色光控制器组成

　　如图2所示，单色光控制器是由单片计算机、DDS、放大电路、阻抗匹配电路、AOTF、以及功率采集单元等组成。其作用是将多频率的复合光源，过滤成单一频率的单色光光源。

　　3单色光控制器工作原理

　　单色光控制器是近红外光谱分析仪中的主要部分，它自成一个系统，主要作用是将复合光分解为单一频率的单色光，同时需要同上位控制机进行信息交换。因此，单色光控制器组成框图如图2所示。

　　由于单色光控制器必须具备上述作用，所以该控制器必须含有微处理器(CPU)。该控制器与上位控制机之间需要进行信息交换。在各种设备之间进行的信息交换的常用方式一般有:并行通讯、异步串行口通讯、USB通讯、TCP/IP通讯等等。

　　为了配合近红外光谱分析仪上位控制机的要求，选用异步串行口通讯的方式，即微处理器通过串行口与上位机进行信息交换。

　　单色光控制器中核心器件是声光可调谐滤波器(AOTF)。AOTF，其原理是将声波信号加于光的传播介质，使光在特定的正交方向产生衍射现象， 此时使用偏振器即可从入射光束(主信号)中分离出一个或多个波长的光信号。当需一次取出多个波长的光信号，可重复使用多个AOTF，以获得各个所需波长的 光信号。

　　该器件的主要功能是将复合光过滤成单一频率的单色光。AOTF输出单色光的频率与该器件的驱动信号的频率成线性关系。根据我们选用的AOTF器件以及近红外光谱分析仪所需单色光频率范围的要求，AOTF需要1OMHz~looMHz的驱动信号，并且驱动频率可调。

　　的s(oireotosgltals扣小es议er)即直接数字式频率合成，用于产生1OMHz~looMHz的信号，为AOTF提供驱动信号。

　　DDS技术是一种全数字频率合成技术，作为一种先进的频率合成与波形产生技术，不仅能实现输出频率的改变，而且还具有相位调制及幅度调制的功 能。它在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨率以及集成化等一系列性能指标方面己远远超过了传统频率合成技术。