(1) 参数初始化部分CaspaInit: 通过回调函数CaspaInitializationCallback()对DSP数据采集系统初始化,包括分配端口地址、进行两路信号的通道选择、设置HeNe激光波长、选择触发模式;
(2) 运动控制部分Translation Stage:包括初始化MPC08控制卡TransInit、设置运动状态、选择运动类型、设置运动速度和运动距离等功能;
(3) 单次数据采集和分析部分FTVis Specture: GetData函数实现数据的采集功能,将采集到的数据显示到图2右侧中,利用分析按钮将界面转到数据分析界面;
(4) N次数据采集和分析部分FTVis Specture with Averaging:选择数据采集的次数、窗函数的类型,以及通过数据分析按钮转到数据分析界面对N次采集的数据求平均傅里叶变换;
(5) 光程差点搜索部分:通过此部分找到光谱信号的最大值,以此为中心两边等距离扫描。
3.4 数据采集过程
数据分析界面包括时域分析和频域分析、存储数据和打印页面等功能。数据采集在FTS中是一个非常重要的模块,数据采集结果的准确性直接影响FTS的频谱分析。因而在第一步初始化DSP采集系统和运动平移台成功的条件下,通过对平移台运动扫描过程即获得干涉图数据采样过程,根据需要选择一次或者多次扫描采样,从而进一步对采样的数据进行时域和频域处理及分析,过程如图3所示。
3.5 实验结果与时频分析
建立数据采集系统后,将采集到的数据点数显示在图中,利用LabWindows/CVI中的高级分析库中的信号分析处理函数中的频域分析处理函数FFT (PaddingFFTReal,PaddingFFTIm,FFTDataPoint),对采集的数据进行傅里叶变换得到相应的频谱图,根据频谱图,可以计算光谱信号的分辨率,数据分析面板如图4所示。
从数据分析界面右上角部分,可以看到数据采集的结果大概是三角函数余弦波,在一个周期内参考光对被测光采样8个数据点。这与前面介绍的傅里叶变换原理的结果相吻合。在数据分析和处理中,充分利用了LabWindows/CVI优于C语言的四个特点:
(1) 利用FFT()函数对采集到的数据做傅里叶变换;
(2) 利用窗函数对数据进行滤波;
(3)利用SetAxisScalingMode() 函数灵活放大或者缩小Graph中的图形;
(4) 利用Graph控件的光标功能:用GetGraphCursor()和SetCTRlVal()函数直观地显示光标位置,从而直观地计算光谱分辨率。
在FTS中,傅里叶变换光谱的分辨率是一个非常重要的参数,在LabWindows/CVI软件中,可以通过在傅里叶变换图中坐标的位置方便地计算出傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率(即最大光强一半时的光谱宽度),为(15 802.265-15 801.982)=0.283cm-1,这与理论值(光程差的倒数1/2x=1/(2×20.74)=0.241cm-1)非常接近。
实验结果表明,通过动态链接库的调用,可以成功地实现 LabWindows/CVI与硬件系统的通信,实现了FTS干涉图的数据采集,显示、频谱分析,及光谱分辨率的计算。
本文介绍了基于LabWindows/CVI的光谱测量数据采集系统,在利用LabWindows/CVI开发应用程序时,通过调用动态链接库DLL,实现了计算机与DSP数据采集系统和运动控制系统之间的通信,充分体现了模块化特点,保持了各自的独立性。本文的创新点在于采用光束折叠的方法,可以测量可见光的光谱,其次充分利用LabWindows/CVI中的信号分析处理函数,可以直接对获得的信号进行傅里叶变换,尤其利用其坐标优点来计算傅里叶变换光谱中的信号分辨率,获得很大的方便性和直观性。
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