随着科技的不断进步,微弱信号检测被提出了更高的要求。在对极微弱光信号进行光谱采集时,为了能探测到更微弱的光信号,有效提取被噪声湮没的待测信号,本课题基于光电倍增管设计了微弱光电信号的采集系统,它能够探测光功率在nW级别的微弱光信号,并有效地放大微弱待测信号,同时滤除不相关的噪声信号,提高采集系统的信噪比。课题首先将光源进行调制,然后采用Omni-λ150系列光栅型光谱仪进行分光,其光谱扫描范围为185nm~远红外,准确度为0.25nm(1200g/mm光栅),最小步距达0.01nm,选择光电倍增管作为光电探测器,相比其他光电探测器,它具有高增益、高频率响应和大信号接收区域等优点。在深入研究相关参数和特性后,课题搭建了光电倍增管的低噪声高压偏置电路和光电信号输出电路,针对光电倍增管输出的微弱光电信号,构建匹配的调理电路来放大微弱信号、滤除噪声信号。调理后的模拟电压信号通过模数转换芯片转换为数字量,送入可编程门阵列(FPGA)中进行信号相关解调、数字低通滤波等数字化处理。微处理器接收FPGA处理后的数据并打包发送至上位机显示处理平台,最后显示处理平台将采集的数据绘制成光谱曲线。实验结果表明采集系统能够探测到波长在360~840nm、光功率在0.1nW~0.2mW范围内的微弱光信号,光谱响应的峰值在420nm波长处。