留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

微型近红外物联网节点的传感器输出数字化应用研究

魏杨,  王绪泉,  魏永畅,  刘煦,  黄张成,  黄松垒,  方家熊

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2019 >  48(9): 904002-0904002(6)
魏杨, 王绪泉, 魏永畅, 刘煦, 黄张成, 黄松垒, 方家熊. 微型近红外物联网节点的传感器输出数字化应用研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 904002-0904002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0904002
引用本文: 魏杨, 王绪泉, 魏永畅, 刘煦, 黄张成, 黄松垒, 方家熊. 微型近红外物联网节点的传感器输出数字化应用研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(9): 904002-0904002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0904002
shu
Wei Yang, Wang Xuquan, Wei Yongchang, Liu Xu, Huang Zhangcheng, Huang Songlei, Fang Jiaxiong. Application research of sensor output digitization for compact near infrared IOT node[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 904002-0904002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0904002
Citation: Wei Yang, Wang Xuquan, Wei Yongchang, Liu Xu, Huang Zhangcheng, Huang Songlei, Fang Jiaxiong. Application research of sensor output digitization for compact near infrared IOT node[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(9): 904002-0904002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0904002
shu

微型近红外物联网节点的传感器输出数字化应用研究

doi: 10.3788/IRLA201948.0904002
  • 1.

    中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室,上海 200083;

  • 2.

    中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083;

  • 3.

    中国科学院大学,北京 100049;

  • 4.

    上海科技大学 信息科学与技术学院,上海 200083

基金项目: 

科技部重点研发计划和国家自然科学基金青年科学基金联合资助项目（2016YFB0402401，61475179，61604159，61704180）

详细信息
    作者简介:

    魏杨(1991-),男,博士生,主要从事红外焦平面探测器数字化输出方面的研究。Email:weiy@mail.sitp.ac.cn

  • 中图分类号: TN219

Application research of sensor output digitization for compact near infrared IOT node

  • 1.

    State Key Laboratories of Transducer Technology,Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China;

  • 2.

    Key Laboratory of Infrared Imaging Materials and Detectors,Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China;

  • 3.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;

  • 4.

    School of Information Science and Technology,Shanghai Technology University,Shanghai 200083,China

  • 摘要: 物联网光谱分析技术的兴起，推动近红外光谱传感器向着微型化、数字化和智能化方向发展。针对InGaAs焦平面数字化、智能化的发展需求，研究InGaAs光谱组件输出数字化方案。设计一种集成自研ADC的数字化光谱传感电路，并研制了新型微型近红外光谱节点。该节点内部集成202个有效光谱通道，波长范围为900~1 700 nm，光谱分辨率优于16 nm，波长准确性小于1 nm，波长重复性优于0.3 nm，节点系统信噪比约为500：1，帧扫描时间约3 ms。研究结果表明：该微型物联网光谱节点满足近红外光谱分析实际应用需求，为传感器片上数字化输出发展和近红外光谱分析物联网应用提供技术支持。
    Abstract: The rise of the Internet of Things (IOT) spectral analysis technology has driven the development of near infrared spectroscopy sensors toward miniaturization, digitization and intelligence. A specific digitization research on InGaAs spectral sensor was reported to meet the digital and intelligent development of InGaAs focal plane Arrays (FPA). A new compact near infrared spectral node was developed integratedly with digital output spectral sensor circuit using self-developed analog to digital convertor (ADC) chip. The proposed node integrated 202 effective spectral channels with a wavelength range of 900 nm to 1 700 nm and a spectral resolution better than 16 nm. The wavelength accuracy and repeatability was less than 1 nm and 0.3 nm, respectively. The signal to noise ratio (SNR) of node system was about 500:1, and the frame scanning time was about 3 ms. The research results show that the compact IOT spectral node meets the practical application requirements of near infrared spectral analysis, and provides technical supports for the sensor on-chip digitization and IOT near infrared spectral analysis applications.
  • [1] Chu Xiaoli, Lu Wanzhen. Research and application progress of near infrared spectroscopy analytical technology in China in the past five years[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2014, 34(10):2595-2605. (in Chinese)褚小立, 陆婉珍. 近五年我国近红外光谱分析技术研究与应用进展[J]. 光谱学与光谱分析, 2014, 34(10):2595-2605.
    [2] Carlos Granell, Denis Havlik, Sven Schade, et al. Future Internet technologies for environmental applications[J]. Environmental Modelling and Software, 2016, 78:1-15.
    [3] Li Xue, Gong Haimei, Fang Jiaxiong, et al. The development of InGaAs short wavelength infrared focal plane arrays with high performance[J]. Infrared Physics and Technology, 2017, 80:112-119.
    [4] Shao Xiumei, Gong Haimei, Li Xue, et al. Developments of high performance short-wave infrared InGaAs focal plane detectors[J]. Infrared Technology, 2016, 38(8):629-635. (in Chinese)邵秀梅, 龚海梅, 李雪, 等. 高性能短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展[J]. 红外技术, 2016, 38(8):629-635.
    [5] Wang Xuquan, Huang Songlei, Yu Yuehua, et al. A compact long-wavelength near-infrared IOT node and its performance experiments[J]. J Infrared Millim Waves, 2018, 37(1):42-46. (in Chinese)王绪泉, 黄松垒, 于月华, 等. 微型长波近红外物联网节点及实验研究[J]. 红外与毫米波学报, 2018, 37(1):42-46.
    [6] Wei Yang, Wang Xuquan, Huang Zhangcheng, et al. Study on digital output for short-wave infrared InGaAs linear FPA[J]. J Infrared Millim Waves, 2018, 37(3):257-260+268.
    [7] Zhang Yaguang, Zhuang Xingang, Wang Xuquan, et al. Wavelength calibration of a new monolithically integrated spectral sensor[J]. J Infrared Millim Waves, 2017, 36(1):15-19.
    [8] Wang Xuquan, Huang Songlei, Yu Yuehua, et al. Design of wireless communication interface used in spectral sensing IOT node[J]. Journal of Circuits and Systems, 2017, 6(2):33-39. (in Chinese)王绪泉, 黄松垒, 于月华, 等.光谱传感物联网的无线通信接口设计[J]. 电路与系统, 2017, 6(2):33-39.
    [9] Chu Xiaoli. Handbook of Near-Infrared Spectral Analysis Technology[M]. Beijing:China Machine Press, 2016:29-30. (in Chinese)褚小立. 近红外光谱分析技术实用手册[M]. 北京:机械工业出版社, 2016:29-30.
    [10] JJG 178-2007, 紫外、可见、近红外分光光度计[S], 2007:9.
  • [1] 董亚魁, 刘俊良, 孙林山, 李永富, 范书振, 高亮, 刘兆军, 赵显.  基于InGaAs NFAD的集成型低噪声近红外单光子探测器（特邀） . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220907-1-20220907-8. doi: 10.3788/IRLA20220907
    [2] 姚立斌, 陈楠, 胡窦明, 王英, 毛文彪, 钟昇佑, 张济清.  数字红外焦平面探测器（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(1): 20210995-1-20210995-11. doi: 10.3788/IRLA20210995
    [3] 于春蕾, 龚海梅, 李雪, 黄松垒, 杨波, 朱宪亮, 邵秀梅, 李淘, 顾溢.  2560×2048元短波红外InGaAs焦平面探测器（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210941-1-20210941-10. doi: 10.3788/IRLA20210941
    [4] 史屹君, 武鸿涛, 刘文皓, 苏子博, 刘洋.  近红外光谱吸收技术的无线电子鼻设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210374-1-20210374-6. doi: 10.3788/IRLA20210374
    [5] 吕沛桐, 宋凯文, 孙铭阳, 王浩然, 陈晨, 张天瑜.  近红外波长扫描激光高精度FBG解调系统 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210230-1-20210230-7. doi: 10.3788/IRLA20210230
    [6] 李雪, 邵秀梅, 李淘, 程吉凤, 黄张成, 黄松垒, 杨波, 顾溢, 马英杰, 龚海梅, 方家熊.  短波红外InGaAs焦平面探测器研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0103006-0103006(8). doi: 10.3788/IRLA202049.0103006
    [7] 钟昇佑, 陈楠, 范明国, 张济清, 朱琴, 姚立斌.  640×512数字化InGaAs探测器组件 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190495-1-20190495-8. doi: 10.3788/IRLA20190495
    [8] 王琦龙, 李裕培, 翟雨生, 计吉焘, 邹海洋, 陈广甸.  等离激元增强金硅肖特基结近红外光电探测器进展 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 203002-0203002(14). doi: 10.3788/IRLA201948.0203002
    [9] 申远, 于磊, 陈素娟, 沈威, 陈结祥, 薛辉.  高分辨率近红外成像光谱仪光学系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814005-0814005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0814005
    [10] 李国林, 刘文雅, 季文海.  应用于天然气的近红外CO气体分析系统的实验研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 114-119. doi: 10.3788/IRLA201948.S117007
    [11] 李博, 徐晓婷, 郑雪晴.  脂肪测量的近红外光谱研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 50-54. doi: 10.3788/IRLA201847.S104003
    [12] 白丕绩, 赵俊, 韩福忠, 李立华, 王博, 姚立斌, 李敏.  数字化中波红外焦平面探测器组件研究进展 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 102003-0102003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0102003
    [13] 王正刚, 康青, 沈志强, 陈善静, 崔长彬.  一种三波段成像对比演示系统设计与初步应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 115-119. doi: 10.3788/IRLA201645.S218002
    [14] 郑权, 韩志刚, 陈磊.  近红外谱域显微干涉仪的位移传感特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1017002-1017002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1017002
    [15] 高磊, 翟永成, 梁清华, 蒋大钊, 丁瑞军.  红外焦平面读出电路集成数字输出 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1686-1691.
    [16] 张达.  模块化机载可见近红外焦平面系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2471-2476.
    [17] 陈国强, 张君玲, 王攀, 周杰, 高磊, 丁瑞军.  碲镉汞e-APD 焦平面数字化读出电路设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2798-2804.
    [18] 黄振, 蒋远大, 孙志斌, 郑福, 王超, 翟光杰.  近红外单光子读取电路 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 464-468.
    [19] 韩艳丽, 王铎, 张健, 樊利恒, 孙腾飞.  近红外多视场白天测星分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2202-2208.
    [20] 史衍丽, 吕玉增, 赵鲁生, 张卫锋, 胡锐.  InxGa1-xAs高性能全固态数字化微光器件 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3367-3372.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  836
  • HTML全文浏览量:  121
  • PDF下载量:  60
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-11
  • 修回日期:  2019-05-21
  • 刊出日期:  2019-09-25

微型近红外物联网节点的传感器输出数字化应用研究

doi: 10.3788/IRLA201948.0904002
  • 1. 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室,上海 200083;
  • 2. 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083;
  • 3. 中国科学院大学,北京 100049;
  • 4. 上海科技大学 信息科学与技术学院,上海 200083
    • 作者简介:

    魏杨(1991-),男,博士生,主要从事红外焦平面探测器数字化输出方面的研究。Email:weiy@mail.sitp.ac.cn

  • 收稿日期: 2019-04-11
  • 修回日期: 2019-05-21
  • 刊出日期: 2019-09-25
基金项目:

科技部重点研发计划和国家自然科学基金青年科学基金联合资助项目（2016YFB0402401，61475179，61604159，61704180）

  • 中图分类号: TN219

摘要: 物联网光谱分析技术的兴起，推动近红外光谱传感器向着微型化、数字化和智能化方向发展。针对InGaAs焦平面数字化、智能化的发展需求，研究InGaAs光谱组件输出数字化方案。设计一种集成自研ADC的数字化光谱传感电路，并研制了新型微型近红外光谱节点。该节点内部集成202个有效光谱通道，波长范围为900~1 700 nm，光谱分辨率优于16 nm，波长准确性小于1 nm，波长重复性优于0.3 nm，节点系统信噪比约为500：1，帧扫描时间约3 ms。研究结果表明：该微型物联网光谱节点满足近红外光谱分析实际应用需求，为传感器片上数字化输出发展和近红外光谱分析物联网应用提供技术支持。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (10)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计