[实用新型]一种基于STM32单片机的微弱光电光谱信号检测系统

说明书

本实用新型公开了一种基于STM32单片机的微弱光电光谱信号检测系统。属于单片机检测领域；包括电源模块、光敏传感模块、仪用放大模块、MCU检测模块及显示模块。本实用新型实现了自供电与极微弱电流检测一体化设计；在前端模拟系统中，将TIA电路加入前置放大器减少噪声，并对电源进行了简化处理，在数字处理部分利用MCU进行小波变换算法，简化了整体光电流检测系统的设计，并在满足便携性和自供电的情况下仍然可以对微弱光电流进行高灵敏度的检测，检测灵敏度为100nA，完全满足一般光电检测的性能要求。

技术领域

本实用新型涉及单片机检测技术，具体涉及一种基于STM32单片机的微弱光电光谱信号检测系统。

背景技术

光电流检测是对光电效应产生的微弱电流进行检测的技术,是一种重要的检测方法，其应用广泛，在电化学、天文学、空间科学等科研领域，及水质检测、大气检测等工业检测场景均有应用。在光电流检测中，微弱电流通常指10^-6A量级及其以下的电流。由于微弱光电流信号具有信噪比低，信号微弱的特点，因此微弱信号检测技术在光电流检测中被广泛应用。针对以上需求，研究和制作一款基于STM32单片机的微弱光电光谱信号检测系统就十分必要了。

随着检测器件的发展和检测需求的增加，利用光电光谱测试仪器进行信号采集与测试的应用场景越来越多。但由于光电TFT采集的信号比较微弱，在应用中还有很多需求和问题需要满足和解决：第一，一般微弱光电流检测仪器价格昂贵，体积较大，不适用于工业现场检测环境，且无法批量生产和嵌入到工业检测系统；第二，对于基于锁定放大器的极微弱光电流检测系统，在一些检测场景中电流信号的调制频率会产生漂移，使锁定放大器产生频率锁定误差，对检测结果造成影响，限制了检测系统的应用。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种基于STM32单片机的微弱光电光谱信号检测系统；本实用新型将系统分为前端模拟部分和数字处理部分，在前端模拟部分中对光电流检测和调制驱动光源进行一体化设计，在检测部分中根据检测频率加入低通滤波器，并利用电源隔离措施避免额外供电。在数字处理部分利用 MCU实现小波变换算法，减少系统复杂度；在实际测试中，该系统的检测灵敏度可达100nA，完全满足一般光电流检测的需要。

本实用新型的技术方案是：本实用新型所述的一种基于STM32单片机的微弱光电光谱信号检测系统，包括电源模块，所述的电源模块通过有线线路分别连接在光敏传感模块、仪用放大模块、MCU检测模块及显示模块上；

所述的基于STM32单片机的微弱光电光谱信号检测系统使用静电计级运算放大器ADA4530-1提高超高阻抗电路的性能；从而使得光敏传感模块适用于100 MΩ到10TΩ以上的电路阻抗；

所述的电源模块采用3.3V锂电池；所述光敏传感模块采用ADA4530-1芯片；所述仪用放大模块采用AD623仪用放大芯片；所述MCU检测模块采用stm32f7 高性能开发板作为主控单元，其中的AD采样模块使用单片机片内AD转换模块；所述的显示模块采用TFTLCD系列4.3寸液晶显示屏。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实现了自供电与极微弱电流检测一体化设计；在前端模拟系统中，将TIA电路加入前置放大器减少噪声，并对电源进行了简化处理，在数字处理部分利用MCU进行小波变换算法，简化了整体光电流检测系统的设计，并在满足便携性和自供电的情况下仍然可以对微弱光电流进行高灵敏度的检测，检测灵敏度为100nA，完全满足一般光电检测的性能要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构流程图；

图2是本实用新型中电源模块升压部分示意图；

图3是本实用新型中电源模块反相部分示意图；

图4是本实用新型中光敏传感模块的工作原理图；

图5是本实用新型中仪用放大模块的构示意图；