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光纖光譜儀
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超小型光纖光譜儀

名稱:超小型光纖光譜儀
詳細信息 :


超小型光纖光譜儀




光纖光譜儀模組需要搭配驅動電路板一起使用

     UM1280/UM2280  光譜模塊擁有精簡架構及優化之光譜分析核心,並且內建線型CCD傳感器加上8  pin外接電子接口。在光譜量測上,其光學架構能提供提供十 分堅固及穩定的量測性能。微小化模塊設計更是提供了各種係統整合之彈性。

   UM1280/UM2280 光譜模塊為一創新技術,擁有高光學分辨率及快速光譜訊號反應。

  本規格書提供 UM1280/UM2280  光譜模塊相關的訊息及詳細的操作方式。 UM1280/UM2280 模塊使用Sony高靈敏度線型傳感器--Sony  ILX563A  3000- element。使用者可使用8 pin 接頭外接電纜控製CCD傳感器,達到係統整合目的。

n SONY ILX563A偵測器

p 高靈敏度增測器

p 讀出速率: 2MHz




n 光學相關

p 光學分辨率: 5.5 ~10nm (FWHM)

p 二種狹縫寬度選擇: 25 or 40 μ m




n 電子特性

 p 積分時間: 1 ms ~ 使用者自定義

 2.2 規格

電源規格

p CCD輸入電源VCC: + 5.25 VDC




n 體積規格

p 大小: 39.25  mm  (寬) x 43.54  mm  (長) x 10.1 mm  (高)

p 重量: 8 g




n 電源

p 電源需求: 12 mA at +5  VDC

p 支持電壓: 4.5 – 5.5 V




n 光譜模塊

p MEMS光學結構

p 輸入光纖連接頭: SMA 905

p 入口狹縫: 25 or 40 μm

p 偵測器: Sony  ILX563A CCD

p  濾片:過濾2級 及 3級 衍射效應

 n 光譜效能




p 波長範圍: 380 ~ 780 nm; 340 ~ 850 nm

p 積分時間: 1 ms ~使用者自定義

p 分辨率 (FWHM): 5.5~10 nm




n 適用環境

p 溫度:儲存溫度: -30℃ to +70℃ &操作溫度: -10℃ to +50℃

p 濕度: 0% - 90%



n 電子接口

p CCD直接控製

此章節為介紹 UM1280/UM2280外接頭部分。此外接頭為8pin(pitch 1.0mm)界麵。連接在電路板端的是HTHR-08WR。下圖末端P1處是UM1280/UM2280內側端。末端P2是連接主板端。 


Fig. 2: 8 pin電纜機構圖

 Fig. 3:HTHR-08WR機構圖

n Pin#描述


Pin號碼

方向

Pin名稱

功能

1

Input

SH

CCD SH控製

2

Input

Gain

CCD 增益控製,預設為低增益 (gain=1)

3

Analog Output

VOUT

CCD 影像輸出

4

GND

GND

接地

5

Input

ROG

CCD ROG控製

6

Input

CLK

CCD CLK控製

7

Power

+5V

CCD電源 +5V

8

GND

GND

接地




n Pin方位

下圖為UM1280/UM2280 8 pin纜線,紅色線是8  Pin接頭中的Pin1。(連接主


板)

3.3 總覽 

n CCD偵測器



Sony   ILX563A為一簡單長方形CCD線型傳感器,專門設計與光學量測裝置上使用。其內建時序產生器及時鍾裝置,隻需提供簡單5V電源供應即可使用。

      Sony的CCD有兩種操作模式。 一種是『sample/hold』模式,另一種是『沒有sample/hold』模式。Fig.6 時序圖『沒有sample/hold』模式。 此模式在每一個時間循環後將會進行重置。UM1280/UM2280 及使用此種CCD操 作模式。其通訊AFE (模擬前終止) 裝置須在CDS (關聯雙樣) 模式運作。

 CCD操作序列是『觸發-傳送-讀出』。CCD 首先執行積分時間,接下來在下個 循環才讀取Vout。這種操作像導管傳輸,Vout 訊號顯示之波長事實上是前一個循 環之觸發結果。 輸出訊號大小幾乎與積分時間相當。當進入之光能量或積分時間太 長,使得像素充電飽和,CCD輸出訊號將隻呈現其飽和值。根據CCD傳感器特性, 過飽和的狀態將會導致訊號反轉。

n CCD/係統噪聲


主要影響電壓輸出訊號值的噪聲有三種:『光源穩定性』、『電子噪聲』、

『CCD偵測器噪聲』。若我們忽略外在光源穩定性之影響,主要影響整理係統輸出

的便是『暗噪聲』。『暗噪聲』的定義是在全黑環境下,1 ms積分時間內的電壓輸 出(Vout RMS),所以暗噪聲的高低完全取決於電子讀出噪聲及CCD傳感器本身。

另一個評斷訊號表現好壞的參數為『訊雜比』(SNR)。 『訊雜比』的定義是最

大訊號(65535)  除上RMS值。訊雜比越大表示讀出訊號越穩定,且越容易區分出低

訊號中的差異性。







n 訊號多次平均

一般來說,想要取得理想的訊號曲線常見方法有兩種: 『訊號多次平均法』、

『boxcar  filter』。 『訊號多次平均法』可以真實減少影響每個像素之噪聲。可想

見的,使用越多次取樣平均將可以得到越好的平均訊號結果表現,但相對的需要付 出更多的時間來取得光譜。在時間坐標圖光譜上使用平均取樣時,訊雜比(SNR) 會 增加成 取樣數開根號 的倍數。例如:當平均取樣數為100時,SNR會變為10倍。

     第二種方式為『boxcar filter』,為使用鄰近取樣點做平均以得到平滑訊號曲 線,但此方法會造成訊號的減損,若您需求目的為得峰值訊號,並不建議使用此方式。若您使用需要,此兩方法亦可同時使用在同次的量測之中。


內部操作 

n 像素定義


若使用AFE裝置做係統整合,你可以使用以下命令去做基本噪聲校正(adjust the AFEOFFSET)。另一種基本噪聲校正方式是藉由軟件使用背景移除。選擇何種

方式校正,取決使用者想如何去表現基本噪聲。

 像素總覽:

1–13       無作用像素

14–31      光學全黑像素

32          無作用像素


    33–3032     光學有效像素


   3033-3038      無作用像素

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