摘 要：20世紀(jì)40年代，現(xiàn)代光譜技術(shù)開始被運(yùn)用于工業(yè)，70年后的今天光譜及相關(guān)光傳感技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于所有科學(xué)領(lǐng)域。文章簡述了嵌入式光譜儀的發(fā)展過程，并就嵌入式光譜儀的工作原理從光源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和光譜信號(hào)處理四個(gè)方面進(jìn)行介紹，最后提出其發(fā)展趨勢。
　　關(guān)鍵詞：光譜儀 嵌入式 數(shù)據(jù)處理
　　中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　
　　1光譜儀的發(fā)展
　　光學(xué)儀器的一個(gè)重要組成部分就是光譜儀器。光譜儀器由于具有分析精度高、測量范圍大、速度快等優(yōu)點(diǎn)，可以用于對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和成分等進(jìn)行測量、分析和處理，目前被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、冶金、地質(zhì)、化工、環(huán)保等多部門，同時(shí)它也是軍事、太空發(fā)展、水利探測等不可或缺的遙感儀器。
　　1.1 微型光譜儀的發(fā)展
　　伴隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對外出口的食品逐年遞增。但近年來，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，對我國食品出口進(jìn)行限制。為應(yīng)對該種形式，國家相關(guān)部門啟動(dòng)了食品安全檢測專項(xiàng)工作，對所有出口的食品等實(shí)施更加嚴(yán)格的檢測。但以往的食品檢測分析儀器和檢測模式，早已不能符合現(xiàn)在的要求，這就對國內(nèi)的測試分析儀器提出了更高的技術(shù)指標(biāo)。
　　隨著科技的進(jìn)步，微型光譜儀應(yīng)運(yùn)而生。相比于傳統(tǒng)光譜儀，微型光譜儀的分辨率稍低，但是其體積小、重量輕、探測速度快、使用便捷、集成度高、可量產(chǎn)、成本較低，且可以實(shí)時(shí)測量和質(zhì)量監(jiān)控。因此微型光譜儀誕生以來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)測、實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析、醫(yī)學(xué)臨床檢驗(yàn)、航天遙感等諸多領(lǐng)域。
　　1.2 嵌入式光譜儀的發(fā)展
　　大部分微型光譜儀具備數(shù)據(jù)采集功能，但采集得到的數(shù)據(jù)無法直接處理，需要通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，若在戶外、工程現(xiàn)場、醫(yī)院，這就造成諸多不便。而嵌入式虛擬光譜儀則有效的彌補(bǔ)了這些不足，它是在微型光譜儀的原理上添加數(shù)據(jù)處理和顯示功能，使得光譜分析的所有功能都能夠?qū)崿F(xiàn)，嵌入式光譜儀操作直觀簡單、攜帶方便。
　　2 嵌入式光譜儀的原理
　　隨著21世紀(jì)嵌入式技術(shù)的發(fā)展，相比之下，原來較為成熟的基于工控機(jī)的虛擬儀器設(shè)備暴露出了諸多問題?；诠た貦C(jī)的虛擬儀器采用插入基于計(jì)算機(jī)總線的數(shù)采板卡構(gòu)成硬件系統(tǒng)，編寫Windows 系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)軟件功能，但其體積較大、接觸易松動(dòng)、抗震性能差。而以32位嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的嵌入式計(jì)算平臺(tái)，小體積、高可靠、可擴(kuò)充、易升級(jí)、智能化，能夠滿足各類工程現(xiàn)場和惡劣環(huán)境下對便攜虛擬儀器的需要，獲得了廣泛的工業(yè)應(yīng)用?；谇度胧降挠?jì)算平臺(tái)為設(shè)計(jì)虛擬儀器系統(tǒng)、構(gòu)建測試系統(tǒng)提供了新的思路。
　　
　　
　　2.1 光源
　　和傳統(tǒng)光譜儀采用的光源不同，嵌入式虛擬光譜儀的光源主要有發(fā)光二極管陣列、集成薄膜光源和脈沖黑體光源，它們耗能少、重量輕、抗震性強(qiáng)、使用壽命長，均是較好應(yīng)用光源選擇。
　　2.2 數(shù)據(jù)采集模塊
　　嵌入式虛擬光譜儀目前較為常用的數(shù)據(jù)采集元件，是CCD光電器件，其靈敏度高、高分辨率、數(shù)據(jù)采集方便，通過與計(jì)算機(jī)結(jié)合使用，便于實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)字化、自動(dòng)化，是目前探測可見光最常用的一種光電轉(zhuǎn)換器件。如果待探測光源的光譜范圍在紫外或可見光波段時(shí)，嵌入式虛擬光譜儀采集元件可以采用光電二極管；若在紅外，則采用測熱輯射汁或者多晶硅溫差電堆陣列。
　　2.3 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
　　嵌入式光譜儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的CPU有很多：X86， MIPC、ARM等。不同的CPU，相應(yīng)的操作系統(tǒng)選擇不一樣，對應(yīng)的系統(tǒng)性能也就不同。采取嵌入式操作系統(tǒng)將替代傳統(tǒng)的由手工編制的監(jiān)控程序或調(diào)