Новосибирский государственный технический университет

Кафедра систем сбора и обработки данных

Оптический анализатор «Мираж» на базе фотодиодной линейки с компьютерным управлением»

Руководство по эксплуатации

НОВОСИБИРСК

РОССИЯ

2012 г.

1. ВВЕДЕНИЕ

Настоящий отчет содержит общие сведения, технические данные и руководство по эксплуатации анализатора оптических сигналов «МИРАЖ» с версией программного обеспечения – v 1.0.

2. НАЗНАЧЕНИЕ

2.1. Анализатор оптических сигналов «Мираж» предназначен для регистрации спектров излучения непрерывных и импульсных источников оптического излучения.

2.2. Анализатор предназначен для эксплуатации в лабораторных условиях при следующих параметрах окружающей среды:

температура воздуха, °С 15...30

влажность воздуха, %, не более 80

атмосферное давление, мм рт. ст. 680...820

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

3.1. Разрешение, нм, не хуже 1

3.2. Спектральный диапазон, нм 350...900

3.3. Чувствительность, фот/с, не хуже 1000

3.4. Время измерения, одного спектра с, не более 0,005

3.5 Время экспозиции, мс , не более 1000

3.6. Габариты оптического блока, мм 320х180х100

3.7. Вес оптического блока, кг, не более 2,5

4. УСТРОЙСТВО И РАБОТА АНАЛИЗАТОРА ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ «МИРАЖ»

Анализатор состоит из электронно-оптического блока, персонального компьютера пользователя, и программного обеспечения. Оптический блок предназначен для регистрации дифракционной картины от исследуемого излучения на фотодиодной линейке. Аналоговый сигнал с фотодиодной линейки, находящейся в оптическом блоке, передается по кабелю связи на электронную плату, где преобразуется в цифровой сигнал и передается в компьютер через стандартный порт. Компьютер управляет работой фотодиодной линейки, отображает на экране монитора дифракционную картину, градуирует ее по длинам волн и выполняет ее цифровую обработку.

Спектры могут подвергаться различной обработке, в том числе – вычитание шума, накопление, наложение, фильтрация. Они могут быть записаны на жесткий диск в форматах .txt и .xls и отображаться на экране одновременно с исследуемым спектром.

Электронный блок состоит из микроконтроллера “Atmega”, 12-разрядного АЦП, ЦАПа и инструментальных усилителей. Отличительной особенностью данного анализатора является наличие встроенной в электронный блок памяти объемом в 1Мб. Наличие буфера памяти позволяет выполнить регистрацию 38 спектров с временным разрешением 5 мс в режиме работы с нулевой экспозицией (минимальное значение – 5 мс). После заполнения буфера автоматически выполняется передача данных из него на компьютер. Один вектор данных (спектр) передается за 250мс. В дальнейшем возможен просмотр спектров в произвольном порядке.

Общий вид прибора с внешним компьютером приведен на рисунке 1.

Рис.1. Внешний вид анализатора оптического излучения «Мираж» с компьютером

5. Подготовка к работе

Для работы анализатора оптического сигнала «Мираж» необходимо в компьютер установить соответствующее программное обеспечение и выполнить подключение электронно-оптического блока к сети с помощью сетевого адаптера и к Com-порту компьютера с помощью кабеля. Для работы программы анализатора «Мираж» необходимо наличие в компьютере установленной операционной системы WINDOWS 95, WINDOWS 98, WINDOWS 2000 или WINDOWS XP.

Для установки программы на компьютер используйте установочный диск. После распаковки программного обеспечение оно будет установлено на диске С:// в раздел Program Files в папку Мираж 1.

Оптическое излучение вводится в анализатор «Мираж» с помощью оптоволоконного световода.

6. Порядок работы.

После включения программы компьютера (Mirage.exe) на экране компьютера появляется следующее окно – Рис.2.

Рис.2. Интерфейс программы в режиме поиска устройства

В нижней части интерфейса появляется надпись – «поиск устройства». Через 5 – 10 с будут опрошены все порты компьютера, и анализатор будет автоматически подключен к компьютеру.

В центре окна расположена зона отражения спектра исследуемого оптического излучения.

В правой части – вверху: клавиши выбора режима работы, числа векторов при буферном сканировании (не более 38), экспозиции (не менее 5 мс), времени обновления, коэффициентов усиления инструментального усилителя и запуск сканирования.

В правой части – в середине: клавиша запуска аппаратной коррекции уровня и выбора длины программного буфера (по умолчанию – 1000) и выбора текущего вектора, а также клавиши ускоренного и медленного просмотра спектров из буфера.

В правой части – внизу: режимы работы со спектрами – «стоп-кадр», добавление графика из файла, отображение спектров разными цветами, очистка экрана.

В нижней части окна - в центре расположены клавиши выбора фильтров цифровой фильтрации («настройка фильтров»), а также режимы их применения.

В нижней части окна – слева расположены клавиши цифровой обработки: вычитание темноты и отображения графика без вычитания темноты, а также выбор числа усреднений.

Вертикальная шкала - слева позволяет вручную смещать уровень в единицах относительной шкалы. Внизу шкалы в окне выводится текущее значение шумовой дорожки.

В верхней части экрана – слева находятся опции основного меню.

6.1. Опции основного меню

«Файл» В основном меню можно выбрать следующие команды

- Открыть текстовой файл

- Сохранить график в текстовом формате

- Сохранить в формате xls

- Сохранить как картинку

- Сохранить проект

- Печать

«Настройки»

Выбор порта – по умолчанию Сом1

Настройки порта – скорость - 115200

четность no parity

длина байта

стоповый бит 1 stop bit

«Настройки программы»

 «Вести логин»

«Толщина основных графиков» – можно увеличивать толщину отображаемых на экране линий путем выбора значений 1,2 ..

 «Убрать гребенку»

Включение этой опции позволяет выполнить программную корректировку эффекта интерференции в тонких пленках на светоприемных элементах фотодиодной матрицы

«Окна»

«График интенсивности» – позволяет измерять интенсивность оптического сигнала как функцию времени (Рис.3).

Для выполнения измерений в этом режиме работы необходимо выбрать диапазон регистрации от … нм и до … нм. Временное разрешение будет ограничено временем экспозиции.

Измерение будет проводиться после выбора опции «накапливать график».

Для сохранения графика изменения интенсивности во времени можно воспользоваться опциями:

«файл» и далее «Сохранить график в текстовом формате» или «Сохранить график как картинку»

Рис.3. Интерфейс программы измерения зависимости интенсивности от времени

«Справка» - содержит сведения о разработчиках прибора (Рис.4).

Рис.4. Интерфейс в режиме «справка»