光譜儀三大基本概念：1.) 積分時間  2.)波長係數（X軸座標）3.)讀取光譜（Y軸座標）
 

1.積分時間

電子快門可以防止飽和，使用者可以在軟體中設置積分時間（integration time），類似於相機中的快門曝光時間。所謂積分時間是指探測器“收集”入射光子的總時間，光照越強，積分時間小（積分時間小，雜訊小）；光照越弱，需要的積分時間越大（積分時間大，雜訊大）。最短的積分時間支持 60us，最大的積分時間是65535毫秒，就是65秒。

2.波長係數

波長即每個CCD像素對應的真實波長值。

因為CCD不同，光柵安裝的位置不同，不同的光譜儀每個CCD像素點對應的具體波長是不一致的。我們通過波長係數對CCD上每一個點對應的波長進行計算。 波長係數是5個變數，被保存在光譜儀的EEPROM(電子抹除式可複寫唯讀記憶體)。 最理想狀態是我們把每個CCD像素對應的波長寫在EEPROM裡面，但是這樣需要4096byte的EEPROM，比較浪費存儲空間，而且每次開機讀取4096像素需花費2-3分鐘。 因此，我們通過曲線擬合的方式，做了一個多項式擬合算法，把多項式的係數記錄在EEPROM裡面，這樣，用戶只需讀取多項式係數，即可自行計算每個CCD像素對應的真實波長值。
 

Wavelength = A0 + A1*pixel_index + A2*pixel_index* pixel_index + A3* pixel_index* pixel_index* pixel_index + A4*pixel_index*pixel_index*pixel_index*pixel_index + A5*pixel_index* pixel_index* pixel_index* pixel_index* pixel_index
 

例如 下圖，該光譜儀：

A0 =197.9969876

A1=0.209856689

A2=-1.30757E-05

A3=-1.61546E-09

A4=0(可不填)

A5=0(可不填)
 

CCD上第55像素對應的波長
 

wavelength55 = 197.9969876 + 0.209856689*55 + (-1.30757E-05)*55*55 + (-1.61546E-09)*55*55*55

wavelength55 = 209.4968nm
 

第55個像素對應的實際波長是209.4968nm
 

在串口光譜儀開發中，需要使用者根據上面公式，自行計算每個像素點對應的實際波長值。在USB二次開發套件中，我們已經內置了轉換公式，用戶可以直接讀出2048個像素點對應的波長值。

讀取光譜（Y軸座標）

我們發09命令即可讀取光譜儀中的光譜值，我們一次讀取2048個點的光譜值，作為Y軸陣列。 X軸陣列由上一講的波長係數計算而得。


硬體介面


此介面使用 2.0MM-24P 插座


 

介面定義如下：