动态光谱数据采集与预处理

血液成分的检测是保健与疾病诊断的重要手段，其中近红外血液成分的无创检测极具应用前景，特别是动态光谱检测方法的提出，从原理上可以去除个体差异和测量条件的影响。但血液成分众多、光谱重叠严重，加上动态光谱本身的采集还需要较高的速度，因此，高质量获取动态光谱就成为能否实现基于动态光谱法的血液成分无创检测的关键。 通过采集光电脉搏波进而提取动态光谱，数据采集系统必须具有很高的精度、灵敏度和速度，同时需要实时处理大量的数据，因此要求系统具有强大的控制与处理能力。针对检测动态光谱的上述要求，本文设计了基于线阵CCD与FPGA的动态光谱数据采集与预处理系统。 针对动态光谱检测中光电信号十分微弱的特点，本文选用了高性能线阵CCD--IL-C6-2048C，并为其设计专门的时序产生与驱动电路。为了能更好的对高精度高速CCD输出的信号进行采集，本文选用了精度高达18位的A/D转换器--AD7674。 动态光谱的检测不但要实现CCD和A/D转换器的时序设计，同时还要实现对数运算和FFT算法，以及大量数据的采集和控制。根据系统的要求，本文选用了具有较高处理速度和强大控制能力的FPGA及NiosⅡ微处理器，设计了基于FPGA及NiosⅡ微处理器的动态光谱数据检测和预处理系统。该系统充分发挥了FPGA的可编程性、高速度、灵活配置和可嵌入Nios Ⅱ软核等优点，利用FPGA强大的控制和数据处理功能，实现了CCD时序和A/D转换器控制时序，完成了对数运算和FFT算法。 动态光谱数据采集系统要求高精度、高速度。为了从实际上证明此系统的可行性，本文进行不同的实验对此系统进行了验证，实验表明此系统符合预期的要求，能够满足动态光谱检测的要求。由FPGA和Nios Ⅱ软核构成的系统不但具有较强的数据处理能力，而且具有强大的控制功能，使系统有良好的可编程性，便于系统的升级。

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