USB-разъем спектрометра При подключении спектрометра после установки программного обеспечения его определение и установка драйверов выполнятся автоматически.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Волоконно
-
оптический спектрометр
Ocean

Optics


Модель
USB
4000





Техническое описание


Руководство по установке и эксплуатации
















http://www.oceanoptics.ru


Дата последней редакции:
0
8
.
12
.2008 г.
Уваж
аемый пользователь!


Спасибо, что
Вы
приобрели продукцию компании Ocean Optics. Перед использован
ием
оборудования
внимательно ознакомьтесь с настоящим документом.


Назначение документа


В данном документе содержатся необходимые инструкции по установке,
кон
фигурированию и эксплуатации спектрометр
а
Ocean

Optics
.



Общее описание


Малогабаритные в
олоконно
-
оптические спектрометры

Ocean

Optics

содержат
высококачественный детектор и надежную быстродействующую электронику.

Они подходят для
решения широкого круга

а
налитических

задач, требующих высокого

оптическ
о
го разрешения

и

малого времени интегрирования
.


Во
внутреннюю

память спектрометра

(
EEPROM
)

записаны
данные

заводской калибровки
по
длин
е

волны и
линейност
и
, а также
серийный номер, уникальный для каждого
приб
ора
.
Унифицированное программное обеспечение для спектроскопии
SpectraSuite

(поставляется
отдельно)

считывает эту информацию из спектрометра, что обеспечивает возможность быстрого
п
од
ключения спектрометров
к

различным компьютерам
.
Данное программное обеспе
чение имеет
модульную структуру и построено на платформе
Java
, что позволяет использовать его в
операционных системах
Windows
,
Macintosh

и
Linux
.


Спектрометры
Ocean

Optics

соединяются с компьютером
через порт

USB
.

Некоторые

модели

также

позволяют

использо
вать

последовательный

порт
.

При подключении по
интерфейсу

USB

2.0
или

1.1
спектрометр получает
питание

от компьютера и не
требует

внешне
го источника

питания
.




Внешний вид спектрометра
USB
4000


Возможности спектрометра
USB
4000




Детектор
TCD
1304
AP
, чувст
вительный в области от

200
до

1100
нм




Спектральный

диапазон

и

разрешение

каждого

отдельного

спектрометра зависят от
установленной дифракционной решетки и ширины входной щели




Чувствительность

1
30
фотонов
/
отсчет

(
400
нм)
; 60
фотонов
/
отсчет

(
600
нм)





Оптич
еское разрешение до
0.3

нм (FWHM)




Широкий выбор оптических компонентов:


14
дифракционных решеток



6
размеров входной щели



3
покрытия детектора



6
оптических фильтров





Время интегрирования

от
10
мкс до

6
0

с




Встроенный

микроконтроллер

позволяет

управ
лять всеми рабочими параметрами

и при
необходимости работать автономно


USB 2.0
4
80 Мбит/с (совместим с USB 1.1)


RS
-
232 (2
провода
), 115.2
Кбод


Различные

интерфейсы

подключения

периферийных устройств

(
SPI
,
I
2
C
)




Память
EEPROM
для хранения


Калибровочных
коэффициентов по длинам волн



Коэффициентов коррекции линейности



Калибровочных коэффициентов для абсолютной освещенности (дополнительно)





Низк
ая потребляемая мощность

(250
мА
, 5
В
)




16
-
разрядный

АЦП

(3

МГц)





4

режима

синхронизации




2

программируемых
сигнала стробирования для синхронизации с другими устройствами




22
-
контактный

разъем

для

сопряжения с внешними устройствами




Возможность

автономной

работы





Сертификация CE

Требования к системе


USB
-
спектрометры
Ocean

Optics

могут быть подключены к любому

компьютеру,
оснащенному портом
USB

и работающему под управлением одной из нижеперечисленных
операционных систем:



Windows



98/
Me
/2000/
XP
/Vista



Apple

Macintosh



OS

X

версии

10.0
или более поздней




Linux



Red

Hat

9
или более поздней версии
,
Fedor
a

(
любой версии
),
Debian

3.1 (
Sarge
),
и

SUSE

(
версии
9.0
или более поздней
)


Примечание

Перед подключением спектрометра
Ocean

Optics

на компьютере должно быть установлено
программное обеспечение

SpectraSuite
.





Введение в программное обеспечение

Spectra
Suite



SpectraSuite



это операционное программное обеспечение последнего поколения,
служащее для управления всеми моделями спектрометров компании
Ocean

Optics
.

Данное
программное обеспечение имеет модульную структуру и построено на платформе
Java
, что
по
зволяет использовать его в операционных системах
Windows
,
Macintosh

и
Linux
.



SpectraSuite

позволяет управлять любыми
USB
-
спектрометрами и другими устройствами

Ocean

Optics
, а также оборудованием сторонних производителей при наличии соответствующих
драйве
ров
.


SpectraSuite



это многофункциональное, конфигурируемое пользователем программное
обеспечение для получения и отображения данных, которое предоставляет множество функций
обработки сигн
ала в режиме реального времени.


SpectraSuite

позволяет
решать

ра
зличные

спектроскопические задачи
,

включая

измерение
оптической плотности
,
коэффициента отражения и
интенсивности

излучения
,
а также управлять
всеми параметрами системы
,
получать и отображать данные в реальном времени, выполнять
сравнительные и кинетически
е измерения
.


Более подробную информацию
, а

также требования к аппаратной части

компьютера вы
можете найти в специализированном руководстве пользователя

SpectraSuite
.


Программ
ное обеспечение

SpectraSuite

поставляется отдельно!




Построение измерительной

с
истемы



Компания
Ocean

Optics

предлагает широкий ассортимент спектроскопических модулей

и
принадлежностей

к ним
. Большинство компонентов оснащены оптическим
и

разъем
а
м
и

SMA
,

что
позволяет легко изменять конфигурацию измерительной системы
.



Принцип

дейст
вия


Компоненты и
змерительн
ой

систем
ы

Ocean

Optics

взаимодействуют

следующим образом:


1.

Пользователь сохраняет опорный и темновой сигналы
.


2.

Свет от источника излучения передается по оптическому волокну в образец
.


3.

Свет взаимодействует с образцом
.


4.

Свет,
в
ышедший из образца
, собирается другим оптическим волокном и передается

на вход
спектрометра



5.

Спектрометр измеряет

количество

света и преобразует полученный электрический сигнал в
цифровую форму
.


6.

Спектрометр передает

цифровые

данные

программно
му

обеспечен
и
ю

SpectraSuite.


7.

SpectraSuite
сравнивает

полученный сигнал с опорным

и отображает

спектр.


Комплект поставки спектрометра
Ocean

Optics

USB4000



-

Упаковочный лист
.
Содержит

список всех заказанных компонентов
, в
ключая

внутренние
компоненты спектрометра, в
ы
бранные

пользователем
при конфиг
ур
ировании

(
д
ифракционн
ая

решетк
а, собирающая

линз
а

детектора,
входная щель)
.


-

Кабель
USB

для подключения спектрометра к компьютеру
.


-

Лист с
к
алибров
очными

данными
.

Содержит

калибровочные коэффициенты
,
уникальные для каждого

спектрометра.

Эти
коэффициенты

считываются из памяти
спектрометра

программой
SpectraSuite

при подключе
нии к компьютеру через порт

USB
.


Примечание

Сохраняй
те лист с калибровочными данными спек
трометра
.


-

Компакт
-
диск

с
программн
ым

обеспечение
м,

руководства
ми

по эксплуатации и
описания
ми

продук
тов

Ocean Optics
.
Для
чтения электронной документации

в
ам
потребуется
Adobe Acrobat Reader
версии

6.0
или более поздней
.

Эта программа

также
содержится на диске
.

Программное обеспечение
Ocean Optics
требует вв
ода

парол
я в
процессе установки
.

Наклейки с

п
арол
ями

для приобретенных программ находятся на
обратной стороне
конверта

с компакт
-
диском
.



Дополнительные

комплектующие


На
интернет
-
ресурсе

www.OceanOpticsRussia.com

вы
найдете подробную информацию о

дополнительных компонентах

для решения различных задач в области спектр
ального

анализа.

Также
в
ы сможете загрузить
с сайта
электронную версию каталога Ocean Optics.


Ассортимент дополнительных компонентов включает:

-

в
олоко
нно
-
оптические кабели
;

-

и
сточники излучения
;

-

в
страиваемые системы анализа пробы
;

-

оптические кюветы

и держатели
кювет
;

-

ф
ильтры и
держатели
фильтро
в;

-

л
итиевые батареи питания
;

-

к
оммутационный бокс
HR4
-
BREAKOUT
;

-

другие компоненты
.



Коммутационный бокс


общие
сведения


Коммутационный бокс (
HR
4
-
BREAKOUT
) является пассивным модулем,

основное
назначение которого


вывод

сигнал
ов

с

22
-
контактного разъема спектрометра
на

стандартны
е

разъем
ы
, обеспечива
ющие

легкий доступ к различным функци
ям

спектрометра.

Внутри бокс
а находится печатная

плата

со специальным участком для сборки

прототип
ов

собственн
ых

схем.

Для

соединения

30
-
контактного

разъема

коммутационного

бокса

с

22
-
контактным

разъемом

спектрометра

требуется

переходник

(
USB
-
ADP
-
BB
).

У
становк
а

спектрометра
Ocean

Op
tics


Общие

сведения


П
рограммное обеспечение
SpectraSuite

должно быть установлено

ДО подключения
спектрометра к компьютеру!


В состав
SpectraSuite

входят

драйверы, необход
имые для

функционирования спектрометра.
При подключении спектрометра

выполняется его

автоматическое
определение и установка
необходимых
др
айверов
.


Если с
пектрометр

подключ
ался

к компьютеру до установки
SpectraSuite
,
система не сможет
корректно

его
рас
познать
.

В этом случае обратитесь к разделу

«Устранение проблем
подключения
»
.



Установк
а спектрометра
Ocean

Optics

USB
4000
с использованием

порта

USB


Примечание


Стандартный

компьютерный порт

USB

способен обеспечить питанием до пяти
спектрометр
ов (или спектрометр
ических каналов
)

Ocean

Optics
.
Системы, оснащенные более
чем пятью каналами
,

тр
ебуют
наличия

USB
-
концентратора с
дополнительным
питанием
.




Процесс

установки


Следуйте приведенной инструкции для правильного подключения спектрометра
Ocean

O
ptics

USB
4000
к компьютеру
через

порт
USB
:


1.

Установите программное обеспечение
SpectraSuite

на
компьютер, к которому будет
подключен спектрометр
.


2.

Распакуйте входящий в комплект поставки каждого спектрометра кабель
USB
.


3.

Квадратный разъем

кабеля вставьте в соответствующее гнездо спектрометра.


4.

Прямоугольный разъем кабеля вставьте в свободный
USB
-
п
орт компьютера.




При подключении спектрометра после установки программного обеспечения его
определение и установка драйверов выполнятся автоматически. Спектрометр будет
показан

в
списке устройств операционной системы.


USB
-
порт

компьютера

USB
-
кабель

USB
-
разъем спектрометра

При подключении спектрометра к
компьютеру до установки
SpectraSuite
, система не
сможет корректно
распознать

спектрометр. В этом случае обратитесь к разделу
«
Устранение
проблем

подключени
я
»
.


После выполнения всех описанных шаго
в запустите

SpectraSuite
.

Спектрометр сразу начнет
передават
ь

данные.

Даже

п
ри отсутствии

света на входе спектрометра в нижней части графика
будет видна колеблющаяся линия.

При попадании
света

в спектрометр

эта
линия будет
подниматься

тем выше, чем больше интенсивность света
.

Это означает,

что программное
обеспечен
ие и оборудование установлены корректно
.


После установки и проверки работоспособности программного обеспечения и спектрометра
,
в
ы можете приступить к
сборке измерительной

системы,

а затем


к выполнению измерений
.



Подключение д
ополнительных компонент
ов


Инструкции по подключению дополнительных компонентов вы сможете найти на
прилагаемом компакт
-
диске.



Возможность

внешней

синхронизации



Внешняя синхронизация

спектрометра Ocean Optics может осуществляться с помощью

22
-
контактного

разъема спектрометра

(
см. Приложение 2).


У
странение
проблем подключени
я


Спектрометр подключен к компьютеру до окончания установки
программного обеспечения
SpectraSuite


-

для пользователей операционной системы
Windows


Если
в
ы

подключили спектрометр
Ocean

Optics

к компьютеру

до окончания установки
программного обеспечения,

в процессе установки

мо
гут

возникнуть
проблемы, которые
необходимо
устранить перед продолжением работы со спектрометром
.

Следуйте

приведенной
ниже инструкции для удаления из системы неверно установленного о
борудования, его драйверов
и установочных файлов
.


Примечание

Если описанная ниже процедура не поможет решить проблему

с драйвером устройства
,
загрузите

более подробную

инструкцию с сайта
Ocean

Optics
:


http
://
www
.
oceanoptics
.
com
/
technical
/
engineering
/
correctingdevicedriverissues
.
pdf

.


1. Удалите Неизвестное устройство из Диспетчера
устройств

Windows





Для этого
:


1.

Откройте д
испетчер устройств
Windows
.
При

необходимости воспользуйтесь
справкой

Windows
.


2.

Выберите в списке устройств пункт
Другие устройства

и
рас
кройте его, щелкнув на значке

"
+
"

слева от названия
.


Примечание

Неверно установленные устройства

USB

также могут отображаться

в ветке

Контроллеры ун
иверсальной последовательной шины
USB
.
Проверьте

это место,

если ветка
Другие устройства

отсутствует в списке
.


3.

Найдите
Неизвестное устройство

(
отмечено

большим

вопросительным знаком
).
Щелкните
на нем

правой кнопкой мыши и в
контекстном

меню выберите пункт

Удалить
.


4.

Подтвердите
удаление

в открывшемся предупредительном ок
не
.


5.

Отключите оборудование
Ocean

Optics

от компьютера
.



2. Удалите неверно установленные файлы




Для этого
:


1.

Откройте Проводник

Windows
.


2.

Пере
йдите

в
папку

Windows

|
INF
.



Примечание


Если
папка

INF

не отображается в Проводнике
,
следует
отключить опции

Скрывать
системные файлы и папки

и

Скрывать расширения для зарегистрированных типов
файлов

в Свойствах папок

Windows
.
Окно

с

настро
й
к
ами

с
войств папок
Windows

может
быть вызвано из меню
С
ервис | Свойства папки
Проводника
Windows
.


3.

Удалите файл

OOI
_
USB
.
INF

из папки

INF
.
Если Вы работаете в среде
Windows

2000/
XP
,

следует

также

удалить

из этой папки

файл

OOI
_
USB
.
PNF
.


4.

Пере
йдите

в

папку

Windows

|
System
32 |
Drivers
.


5.

Удалите файл
EZUSB
.
SYS
.


6.

Переустановите программное обеспечение
Ocean

Optics

и перезагрузите систему
.


7.

Подключите
USB
-
устройство
Ocean

Optics
.


Теперь система сможет
корректно

определить подключенное оборудование и установить
необходимые драйверы
.


-

для пользователей операцио
нной системы
Mac

OS


Проблем с преждевременным подключением спектрометра не возникает
.


-

для пользователей операционной системы
Linux



Решением проблемы в среде

Linux

является отключение

и повторное подключение

спектрометра
к

компьютер
у
.

Приложение 1.


Калибровка спектрометра
Ocean

Optics

USB
4000
по
длин
ам

волн



Общие сведения



В

этом
приложени
и

опис
ана процедура

калибровки

спектрометра

по длин
ам волн
.

Каждый
спектрометр калибруется на предприятии
-
изготовителе перед от
прав
кой заказчику
,
однако с
течени
ем времени
,

а также
при изменении

условий окружающей среды

возможен небольшой
дрейф

шкалы

длин волн
.
Ocean

Optics

рекомендует проводить периодическую калибровку
спектрометра.




О калибровке



Д
лин
а

волны

связана

с номером пиксела

уравнением третьей степен
и
:


λ

p

=
I

+
C
1

p

+
C
2
p
2

+
C
3
p
3

,


где
:


λ =
длина волны

для

пиксела

p
;

I

=
длина волны

для

пиксела

0
;

C
1

=
первый коэффициент

(
нм
/
пиксел
)
;


C
2

=
второй коэффициент

(
нм/пиксел
2
)
;


C
3

=
третий коэффициент
(
нм/пиксел
3
);


Вам предстоит

определить
начальную

длину волны

I

и

тр
и

коэффициент
а
.



Калибровка спектрометра


1.
Подготовка к калибровке


Для калибровки спектрометра

по длин
ам

волн

в
ам
потребуются следующее

оборудование:


-

Источник света, способный воспроизводить спектральные линии
.



Примечание


Для кал
ибровки спектрометров
Ocean

Optics

идеально подходит источник излучения

HG
-
1

с ртутно
-
аргоновой лампой
.
При отсутствии
HG
-
1
в
ам потребуется другой
источник излучения, воспроизводящий несколько

(
как минимум

4

6)
спектральных
линий в диапазоне работы вашего
спектрометра
.


-

Спектрометр
Ocean

Optics

USB4000
.


-

Волоконно
-
оптический кабель

(
для спектрометров

без входной щели

оптимальным
является
кабель с диаметром волокна

50

мкм
).


-

Программа для работы с электронными таблицами
(
например,

Microsoft

Excel

или

Quattro

Pro
)
, или калькулятор, позволяющий вы
полнять

линейн
ую

регресси
ю

третьего
порядка
.

Примечание

При использовании
Microsoft

Excel

выберите

пункт

Надстройки

в

меню

Сервис

и

поставьте отметки напротив

AnalysisToo
l
Pak

и

AnalysisToo
l
Pak
-
VBA
.



2.
Кал
ибровка





Для калибровки спектрометра

по длин
ам

волн

выполните следующие
действия
:


1.

Переведите
SpectraSuite

в режим

Scope

и п
олучите спектр излучения
калибровочного
источника
.
Установите такое время интегрирования

(
или частоту

АЦП
)
, чтобы

вершины

по крайней мере
не
скольких

спектральных пиков не выходили за верхний предел шкалы.


2.

Переместите курсор в область одного из пиков и
установите

его в точку с максимальным
сигналом
.


3.

Запишите номер пиксела,
показанный

в строке состояния или легенде

(
расположенной под
графиком
)
.
Повторите это

для каждого из пиков
.


4.

Использу
я

программу

для работы с
электронн
ыми

таблиц
ами

или калькулятор
,

с
озда
йте

таблицу

по образц
у
, приведенно
му

ниже
.
В первую колонку занесите

истинные (
известные

из справочников)

д
л
ин
ы

волн спектральных линий
.

Во

вторую колонку занесите
полученные номера пикселей
,

в

треть
ю



номера, возведенные в квадрат, в четвертую


номера, возведенные в куб.






Истинная
длина волны

№ пикселя

№ пикселя
2

№ пикселя
3

Расчетная
длина волны

Разн
ость

253.65

175

30625

5359
375

253.56

0.09

296.73

296

87616

25934336

296.72

0.01

302.15

312

97344

30371328

302.40

-
0.25

313.16

342

116964

40001688

313.02

0.13

334.15

402

161604

64964808

334.19

-
0.05

365.02

490

240100

117649000

365.05

-
0.04

404.66

604

364816

220348864

404.67

-
0
.01

407.78

613

375769

230346397

407.78

0.00

435.84

694

481636

334255384

435.65

0.19

546.07

1022

1044484

1067462648

546.13

-
0.06

576.96

1116

1245456

1389928896

577.05

-
0.09

579.07

1122

1258884

1412467848

579.01

0.06

696.54

1491

2223081

3314613771

696.70

-
0.15

706.72

1523

2319529

3532642667

706.62

0.10

727.29

1590

2528100

4019679000

727.24

0.06

738.40

1627

2647129

4306878883

738.53

-
0.13

751.47

1669

2785561

4649101309

751.27

0.19


5.

Вычислите калибровочные коэффициенты.

Для этого найдите в

програ
мме

электронной
таблиц
ы

фу
нкции
, выполняющие

линейн
ый

регрессионн
ый анализ:


-

При использовании

Quattro

Pro

перейдите в меню

Tools

|
Advanced

Math



-

При использовании
Excel

перейдите в меню
Сервис
|

Анализ данных

Независимая
переменная

Зависимые
переменные

Значения, полученные в
результате
регрессионного анализа

6.

Выберите
известную

длину волны в качестве за
висимой переменной

(
Y
).

В качестве
независимых переменных (
X
)

в
ыберите номер пиксела
,
номер пиксела в квадрате и номер
пиксела в кубе
.
После выполн
ения регрессии в
ы получите результат, похожий на
приведенный ниже
.
Нужные вам величины указаны стрелками
.


Р
егрессионная статистика

Множественный

R


0.999999831

R
-
квадрат



0.999999663

Нормированный

R
-
квадрат

0.999999607

Стандартная ошибка

0.125540214

Наблюдения



17





Коэффициенты

Стандартная ошибка

Y
-
пересечение

190.473993


0.369047536

Переменная
X

1

0.36263983


0.001684745

Переменная
X

2

-
1.174416
E
-
05

8.35279
E
-
07

Переменная
X

3

-
2.523787
E
-
09

2.656608
E
-
10


7.

Запишите

координату пересечения кривой с вертикальной осью

(
точка пересечения
)

и
значения трех коэффициентов
.
Также обратите внимание на величину

R
2
.
Она

должна

быть

очень

близка

к

единице
.
Если это не так
,
то скорее всего
в
ы взяли неверное значение для
одн
ой

из длин волн
.




3.
Сохранение новых калибровочных коэффициентов

(
USB
-
подключение
)


К
алибровочные коэффициенты, уникальные для каждого отдельн
ого спектрометра,

сохраняются в

его

встроенной памяти

(
EEPROM
)
.
Вы можете перезаписать старые калибровочные
коэффициенты, находящиеся в

EEPROM
, через порт
USB

с помощью специальной программы
.




Для сохранения новых калибровочных коэффициентов в
EEPROM

вып
олните
следующие действия
:


1.

Убедитесь, что спектрометр корректно подключен к компьютеру и все приложения
закрыты
.


2.

Откройте в браузере страницу


http
://
www
.
oceanoptics
.
com
/
technical
/
softwaredownloads
.
asp

и переместитесь вниз до раздела

Microcode
.
Выберите пункт

USB

EEPROM

Programmer
.


3.

Сохраните установочный файл программатора на
свой

компьютер
.


4.

Запустите файл

Setup
.
exe

для

установки

программатора
.
На экране отобразится окно
приветс
твия

Welcome
.


5.

Нажмите кнопку

Next
.
Отобразится экран выбора места установки

Destination

Location
.



6.

Подтвердите установк
у

по

умолчанию, или нажмите на кнопку

Browse

для выбора другой
папки
.
Затем нажмите на кнопку

Next
.
На экране отобразится окно

Program

Manager

Group
.


7.

Нажмите на кнопку
Next
. На экране отобразится окно начала установки
Start

Installation
.


8.

Для начала установки нажмите на кнопку

Next
.
По окончании установки на экране
отобразится окно

Installation

Complete
.


R
2

1й ко
эффициент

2й коэффициент

3й коэффициент

точка
пересечения

9.

Нажмите на кнопку

Finish

и пере
з
агрузите компьютер
.


10.

После перезагрузки компьютера выберите
в

меню Пуск пункт

USB

EEPROM

Programmer

и

запустите приложение
.


11.

Выберите необходимое устройство (спектрометр)

в левой панели окна программатора

USB

Programmer
.


12.

Дв
ажды щелкните на каждом из
калиб
ровочн
ых

коэффициент
ов, отображенных

в правой
панели окна программатора
,

и введите новые

значени
я
.


13.

Повторите шаг

12
для всех новых значений
.


14.

Нажмите на кнопку

Save

All

Values

для сохранения

информации
,
затем закройте
программатор
, нажав

кнопк
у

Exi
t
.


Теп
ерь новые калибровочные коэффициенты

сохранены в памяти
EEPROM

спектрометра

USB4000
.

Приложение

2



Внешняя

синхронизация



Общие

сведения


Спектрометр

USB
4000
поддерживает

пять режимов

синхронизации
,
которые
устанавливаются с помощью команды

Trigger

Mode
.

Эти режимы подробно описаны ниже.




Внутренний запуск (
Free

Running
)


В этом режиме

спектрометр

использует

заданное

пользователем время интегрирования

и
непрерывно

сканирует

ПЗС
-
детектор
.
Все

управляющие

сигналы

генерируются

автоматически

в
соответствии

с выбранным временем интегрирования.



Внешн
ий

программн
ый

запуск

(
External

Software

Trigger
)


В этом режиме запуск

сканирования

происходит по сигналу

ExtTrigIn
.
Если

на
входе

ExtTrigIn

поддерживается высок
ий логический уровень
,
спектрометр

работает так ж
е, как и в
режиме внутреннего запуска.

Если
на линии

ExtTrigIn

поддерживается низк
ий

урове
нь
,

спектр
ы
не считываются
.



Внешний

аппаратн
ый

запуск

(
External

Hardware

Trigger
)


В этом режиме

спектрометр использует установленное пользователем время
интегриров
ания
;
однако

само

интегрировани
е

нач
и
н
а
ется только при
появлении высокого уровня
на входе внешнего запуска

ExtTrigIn
.
В отсутствие

сигнала запуска спектры не считываются и

программ
а

находится в режиме ожидания
.
При

изменении уровня

на входе

ExtTrigIn

с низ
кого на
высокий

спектрометр

генерирует сигналы управления ПЗС, как

показано ниже

(
предполагается,
что затвор спектрометра отключен
):



Режим внешнего

аппаратно
го запуска

(
при

выключенном

затвор
е
)


Интегрирование начинается с небольшой задержкой относитель
но

перепада на входе
запуска
.

Это время
,

обозначен
н
о
е

на
диаграмме

как

t
SU
-
HT
,
составляет
10

12

мкс
.
В
нешн
ий

аппаратн
ый

запуск

не
возможен

при включенн
ом

затвор
е

(
t
INT

<

3800

мкс
).

В процессе ожидания
внешнего запуска непрерывно генерируются импульсы

SH
,

пр
епятствующие накоплению сигнала

на детекторе.

Более подробн
ое описание

мож
но

найти в статье

для разработчиков

Shutter

Mode

Performance

in

Hardware

Trigger

Mode
, доступной в техническом разделе сайта
Ocean

Optics
.



Задержка

внешне
го

аппаратно
го запуска


За
держка между
фронтом сигнала

ExtTrigIn

и началом периода интегрирования может

быть

увеличена

с помощью функции

External

Hardware

Trigger

Delay
, доступ
ной через интерфейс
управляющей программы.

Шаг изменения задержки составляет

500

нс
.

Фактическая
задержка
будет равна сумме
External

Hardware

Trigger

Delay

и

времени

t
SU
-
HT

(10

12

мкс
).
Н
апример
,
если

в
программе

установлена
задержк
а

65

мкс
,
то интегрирование

начнется через

75

77

мкс

после
появления высокого уровня на входе

ExtTrigIn
.



Внешн
ий
циклический
зап
уск


В этом режиме работы спектрометра

время интегрирования

задается импульсами на входе запуска,

которые могут следовать с периодом от

5

мс

до
60

с

(
з
атвор не может быть задействован
).
В
отсутствие сигнала

на входе запуска

спектр
ы не считываются и програм
ма находится в режиме
ожидания
.
При
периодическом
сигнале

ExtTrigIn

спектрометр

генерирует сигналы управления
ПЗС, как

показано ниже
:



Внешн
ий циклический запуск


Задержка

t
SU
-
ST

между фронтом

сигнала
ExtTrigIn

и началом интегрирования

составляет

8

10

м
кс
.
Сигнал

ExtTrigIn

мо
жет

не иметь
постоянной скважности
,
но время между
фронтами
импульсов

должно оставаться постоянным для
данного

времени интегрирования
.

Приложение

3



Технические характеристики



Общие сведения

Э
то
т

раздел

содержит информацию об
уст
ройств
е

спектрометра, его технически
х

характеристик
ах и совместимости с компьютерами. Также приведена схема дополнительного
разъема спектрометра и описано назначение его контактов
.



Принцип

работы

спектрометра

USB
4000


Ниже
схематично
показан
путь света
через оптически
й

модуль спектрометра

USB
4000
.
Оптический модуль не содержит подвижных частей, подверженных износу и

риску разрушения
;
все компоненты фиксируются во время сборки
.
Замену компонентов спектрометра могут
выполнять только специалисты компании
Oc
ean

Optics
.


Расположение компонентов спектрометра
USB4000



Таблица

компонентов

спектрометра

USB4000


Компонент

Название

Описание

1

Разъ
е
м SMA 905

Фиксирует положение

входно
го

оптического волокна
.
Через
этот

разъ
е
м свет из оптического волокна

попадает

в оптический модуль

спектрометра
.

2

Фиксированная
входная щель

Пластина из непрозрачного материала с прямоугольной
прорезью
, установлен
н
а
я

непосредственно за разъ
е
мом
SMA
. От ширины щели

(5

200 мкм)

зависит
количество
света,
попадающего в

оптический мод
уль
, а также

оптическое разрешение.

Возможно использование
спектрометра

без щели. В
этом случае размер входной апертуры определяется
диаметром оптического волокна
.

Замен
а щели

должна осуществляться
только
специалистами компании

Ocean

Optics
.

3

Оптически
й

фильтр

Ограничивает спектр оптического излучения
определенным диапазоном длин волн.
Свет проходит
через фильтр
до входа
в оптический модуль.

В спектрометр могут устанавливаться
длинноволновые
и коротковолновые поглощающие фильтры
.

Замена оптического фил
ьтра должна осуществляться
только
специалистами компании
Ocean

Optics
.

4

Коллимирующее
зеркало

Преобразует расходящийся свет
овой пучок, вышедший
из оптического волокна,

в параллельный
,

и н
аправляет

его на дифракционную решетку
.

Можно выбрать
стандартное
зеркало или зеркало
SAG
+
.

5

Дифракционная
реш
е
тка

Разлагает свет в спектр и направляет его на
фокусирующее зеркало.

От конструкции и числа
штрихов д
ифракционн
ой

реш
е
тки

зависят

спектральный
диапазон и разрешение спектрометра.

Замена дифракционной решетки

должна осуществляться
только
специалистами компании
Ocean

Optics
.

6

Фокусирующее зеркало

Фокусирует

свет, отраж
е
нный от дифракционной
реш
е
тки,
на поверхность

ПЗС
-
детектора
.

7

Собирающая линза
детектора

L4

Дополнительно

устанавли
ва
е
тся

на детектор для
увеличения эффективности
светособирания

за счет

фокусировки

свет
а

от высокой щели на короткие
элементы детектора.

Собирающую линзу целесообразно применять при
использовании в
олокон

большо
го диаметра, а также
при
малой интенсивности света на входе спектроме
тра
.
Эта
линза также уменьшает влияние рассеянного света на
характеристики спектрометра.

Установка или удаление

собирающей линзы детектора
должн
ы

осуществляться

только

специалистами
компании
Ocean

Optics
.

8

Детектор

Преобразует световой сигнал в электрич
еский
. Каждый
пиксел

линейного

ПЗС
-
детектора соответствует
определенной длине волны света
.

После аналого
-
цифрового преобразования спектр в цифровом виде

передает
ся
программе
SpectraSuite
.

9

Переменный фильтр
высших порядков
OFLV

Переменный фильтр высших
порядков

срезает
второ
й и
третий

порядк
и

дифракции.
Устанавливается по заказу.


10

Окно детектора UV4

Стандартное окно детектора может быть заменено
кварцевым д
ля повышения чувствительности

спектрометра в области <

340 нм. Замена окна детектора
производи
тся по заказу
.



Технические характеристики спектрометра
USB4000


В
этом

разделе
приведены

технические характеристики ПЗС
-
детектора, а также
спектрометра в целом
.


Детектор


Тип, модель:

линейный ПЗС
,
Toshiba TCD1304AP

Спектральный диапазон:

200

1100 н
м

Чувствительность:

130 фотонов/отсчет (400 нм);

60 фотонов/отсчет (600 нм)

Количество пикселов:

3648

Размер пиксела:

8


200 мкм

Емкость пиксела:

100 000 электронов

Отношение сигнал/шум:

300:1 (при полном сигнале)

Разрешение АЦП:

16 разрядов

Темнов
ой шум:

50 отсч
е
тов RMS

Скорректированная линейность:

> 99.8 %


Спектрометр


Габаритные размеры:

89.1


63.3


34.4 мм

Вес:

190 г

Питание:

5 В, 250 мА

Оптическая схема
:

f/4, симметричная скрещенная Черни
-
Тернера

Дифракционная реш
е
тка
/
спектральный ди
апазон
:


14 вариантов, от УФ до ближнего ИК
диапазона

Входная апертура:

щель 5, 10, 25, 50, 100 или 200 мкм, или
волокно (без щели)
,

выбирается при заказе

Коллимирующие и фокусирующие
зеркала:

стандартные или SAG+UPG
, выбираются при
заказе

УФ
-
окно детек
тора:

UV
4
, устанавливается по заказу

Фильтры
высших порядков
:

длинноволновые и полосовые,
устанавливаются по заказу

Собирающая линза детектора:

L
4
, устанавливается по заказу

Фокусное расстояние:

42 мм (входное), 68 мм (выходное)

Оптическое разрешение
:

~0.3
-
10.0 нм FWHM

(
зависит от
дифракционной
решетки и входной щели
)

Рассеянное излучение:

< 0.05 % на 600 нм;

< 0.10 % на 435 нм

Динамический диапазон:

2

10
8

(системный), 1300:1 для единичного
измерения

Автокоррекция нуля:

Есть

Волоконно
-
оптический ра
зъе
м:

SMA 905 для одножильного волоконно
-
оптического кабеля с числовой апертурой 0.22

Скорость передачи данных:

полный спектр переда
е
тся с периодом
4

мс
(USB 2.0)

Время интегрирования:

от 10 мкс

до
> 60

c

(
предел детектора
~ 15

c
)

Совместимость с коммут
ационным
боксом

есть, HR4
-
BREAKOUT

Синхронизация

4 режима

Функция стробирования

Есть

Интерфейсы:


USB 2.0, 480 Мбит/с (совместим с USB 1.1);
RS
-
232 (2 провода), 115.2 Кбод

Скорость передачи данных:

полный спектр передается с периодом 5 мс
(USB 2.0
)

Оп
ерационная система:

Windows 98/Me/2000/XP
/
Vista
, Mac OS X и
Linux при подключении через USB; любая 32
-
разрядная версия Windows при подключении
через RS
-
232

Цифров
ые входы
/
выходы
:

8 программируемых пользователем цифровых
линий ввода
-
вывода (GPIO)

Аналогов
ые каналы:

нет

Разъем:

22 контакта

Инт
ерфейсы периферийных
устройств:

SPI (3 провода); I2C

22
-
контактный

интерфейсный
разъем



Д
ополнительны
й

22
-
контактны
й

интерфейсны
й

разъем

расположен на передней части
спектрометра
.


Расп
оложение

22
-
контактного
разъема

на корпусе

спектрометра
USB
4000




Схема
расположения контактов
22
-
контактного

р
азъема





Назначение контактов



к
онтакта

Назначение

Направление
сигнала

Описание

1

V
CC
, V
USB

или
5V
IN


Вход
/
в
ыход

Питание

спектрометра
. При работе

в режиме
USB

э
тот контакт

мож
но
использовать для
питания

периферийно
го

оборудовани
я


бедитесь, что
оно

соответствует стандартам

USB
)

2

RS232 Tx

Выход

Сигнал

передачи

RS
232
(контакт 2 разъема
DB
9
)


3

RS232 Rx

Вход


Сигнал

приема

RS
232
(контакт 3 разъема
DB
9)

4

Упра
вление
источником света

(
Lamp

Enable
)

Выход

С
игнал
TTL
,

высокий уровень

устанавливается
по

команд
е

Lamp

Enable


5

Непрерывное
стробирование

(Continuous
Strobe)

Выход

Си
гнал
TTL

для стробирования внешних
устройств, получен делением частоты
основного тактов
ого сигнала


6

Общий

(
Ground)

Вход
/
в
ыход


Общий


22
-
контактный разъем



Волоконно
-
оптический
разъем SMA

7

Внешний

запуск

(External Trigger
In)

Вход

C
игнал
TTL
, см. раздел

«Внешняя
синхронизация»

8

Однократное

стробирование

Выход

С
игнал
TTL

для стробирования

внешних
устройств
.

Имеет программируемую задержку

относительно начала периода интегрирования
спектрометра


9

I
2
C SCL

Вход
/
в
ыход

Тактовый с
игнал
I
2
C

(для связи с другими
устройствами по интерфейсу
I
2
C
)


10

I
2
C SDA

Вход
/
в
ыход

Сигнал
данных
I
2
C

(
для связи с

периферийными

устройствами

I
2
C
)

11

MOSI

Выход

Сигнал
SPI

Master

Out

Slave

In

(
MOSI
)

(для
связи с периферийными устройствами
SPI
)

12

MISO

Вход

Сигнал
SPI

Master

In

Slave

Out

(
MISO
)

(
для
связи с периферийным
и

устройствами

SPI
)

13

GPIO
-
1(1P)*

Вход
/
в
ыход

Программируемый цифровой вход/выход
общего наз
начения

(
номер канала
)

14

GPIO
-
0(2P)*

Вход
/
в
ыход

Программируемый цифровой вход/выход
общего назначения (номер канала)

15

GPIO
-
3(1N)*

Вход
/
в
ыход

Программируемый цифровой вход/выход
общего назначения (номер канала)

16

GPIO
-
2(2N)*

Вход
/
в
ыход

Программиру
емый цифровой вход/выход
общего назначения (номер канала)

17

GPIO
-
5(3P)*

Вход
/
в
ыход

Программируемый цифровой вход/выход
общего назначения (номер канала)

18

GPIO
-
4(4P)*

Вход
/
в
ыход

Программируемый цифровой вход/выход
общего назначения (номер канала)

19

GPIO
-
7(3N)*

Вход
/
в
ыход

Программируемый цифровой вход/выход
общего назначения (номер канала)

20

GPIO
-
6(4N)*

Вход
/
в
ыход

Программируемый цифровой вход/выход
общего назначения (номер канала)

А1

SPI_CLK

Выход


C
игнал

SPI

Clock

(
для связ
и с периферийным
и
пер
иферийными устройствами
SPI
)

А2

SPICS OUT

Выход

Сигнал

SPI

Chip
/
Device

Select

(
для связи с
периферийными устройствами
SPI
)

* Примечание:
GPIO

n
P

и
n
N

будут совместимы с
LVDS



Номера деталей

22
-
контактного

разъема

по каталогу производителя


-

Р
азъем

в ко
рпусе спектрометра:
Samtec

IPT
1
-
111
-
01
-
S
-
D
-
RA


-

О
тветная часть

с прямыми выводами
:

Samtec

IPS
1
-
111
-
01
-
S
-
D
-
VS


-

Ответная часть с
выводами под

прямым углом
:

Samtec

IPS
1
-
111
-
01
-
S
-
D
-
RA


Эт
а информация

м
о
жет

потребоваться
при

построении

специализированной

спектро
метрической системы

или
реализации

внешне
го запуска
.


Приложенные файлы

  • pdf 44659390
    Размер файла: 506 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий