近紅外微型光譜儀關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近紅外光譜分析以其信息豐富、信號(hào)容易獲取等優(yōu)點(diǎn)，逐漸在食品質(zhì)量檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)分析、光纖傳感解調(diào)、航空航天探測(cè)、光通信信道分析等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)近紅外光譜分析儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，難以在實(shí)際工程應(yīng)用中得到推廣，而微型化、嵌入式的近紅外光譜儀具有體積小巧、響應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，具有廣闊的發(fā)展前景。本文在充分分析近紅外微型光譜儀市場(chǎng)前景與國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的前提下，針對(duì)近紅外微型光譜儀關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展研究，設(shè)計(jì)出了高分辨率

2、、微型化、滿足實(shí)際工程應(yīng)用需求的近紅外微型光譜分析儀。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了近紅外微型光譜儀理論模型，探討了微型光譜儀基本結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析了分光系統(tǒng)和接收系統(tǒng)，詳細(xì)分析了近紅外微型光譜儀主要性能參數(shù)，以及影響其性能的主要因素。⑵提出了一種新型的基于平場(chǎng)凹面光柵的分光光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立了平場(chǎng)全息凹面光柵理論模型，理論分析研究了全息凹面光柵像差模型與像差校正方法，對(duì)平場(chǎng)凹面光柵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了滿足論文要求的凹面光柵結(jié)構(gòu)參

3、數(shù)。仿真分析結(jié)果表明：優(yōu)化設(shè)計(jì)的平場(chǎng)凹面光柵波長(zhǎng)分辨率優(yōu)于2nm，驗(yàn)證了本論文設(shè)計(jì)的像差校正方法的正確性。⑶研制了微型化近紅外微型光譜儀硬件電路模塊。電路中以FPGA為主控芯片，實(shí)現(xiàn)線陣探測(cè)器驅(qū)動(dòng)時(shí)序控制、AD轉(zhuǎn)換控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及軟硬件通信接口等功能。集成化結(jié)合低功耗設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電路模塊的微型化與可嵌入，為樣機(jī)微型化奠定基礎(chǔ)。⑷完成了信號(hào)處理算法與測(cè)控軟件編制。在上位機(jī)軟件中完成了微型光譜儀軟硬件接口驅(qū)動(dòng)程序、編寫了光譜數(shù)據(jù)處理算法、設(shè)