高精度近红外水份仪的设计与应用
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高精度近红外水份仪的设计与应用
作者刘兵辉 Publish: 2006-8-4 Hits:-
【中文题名】 高精度近红外水份仪的设计与应用
【英文题名】 Design and Application of High Precision Near Infrared Moisture Analyzer
【学科专业】 光学工程
【论文级别】 硕士论文
【投稿时间】 2006-8-4
【中关键词】 近红外,水份,特征吸收峰,斩光轮,相敏检波,单片机
【英关键词】 
【分类导航】 工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>成分分析仪器>>
【论文摘要】 在现代轻工业生产中,对于水份的高精度测量和控制显得格外重要,而近红外测湿法以其测量精度高、测量方便等独特优点,受到人们的广泛关注。 本文主要阐述了高精度近红外水份测量系统的设计原理、设计方法及其性能测试和结果。 设计思想是利用水份在近红外光谱区存在特征吸收峰的这一特性和原理,通过采用全新的光路系统和电路系统,设计出高精度近红外水份测量仪。在系统设计中采用了以卤钨灯为光源、两光路三波段六光束的斩光轮滤波调制方法,同时还采用了基于相敏检波技术的电路调制方法,从而设法提高了仪器的测量精度;同时利用红外光电探测器PbS作为光电接收器件、经济而外围电路结构简洁的PIC单片机作为控制芯片共同组成完整的测量系统,并用研制出来的水份仪样机在实验室条件下对样本纸张进行测量和预测,得到了与实际值的比较图。由于系统成功的避开了低频噪声,消除了自然光和背景的干扰,提高了信号的信噪比,在对纸张中的水份进行预测时,使预测的平均相对误差达到0.5624%,获得了比较高的精度,基本上达到了实用化要求。在论文的最后,还讨论了该系统中有待改进的一些问题以及相应的解决方案。
【论文题纲】
绪论 7-10
第一章 近红外光谱及其特性 10-17
1.1 红外辐射 10-11
1.2 红外辐射的基本特点 11
1.3 近红外光谱的产生及光谱特性 11-17
第二章 近红外技术与光电检测系统 17-47
2.1 近红外技术及系统 17
2.2 光电检测系统分类及其构成 17-19
2.3 智能化光电系统的组成 19-20
2.4 光电检测的工作原理及其基本结构型式 20-23
2.5 提高系统精度的方法 23-26
2.6 红外光学系统 26-29
2.7 光学系统中的光学元件 29-32
2.8 红外光电探测器 32-47
第三章 PIC 单片机应用设计知识 47-65
3.1 PIC 单片机概述 47-48
3.2 PIC18F 系列系统硬件结构 48
3.3 微控器的内部功能及时序 48-50
3.4 PIC18F 系列的引脚功能 50-51
3.5 PIC 系列微控器存储器组织 51-54
3.6 PIC 系列微控器定时/计数器组织 54-55
3.7 PIC18F 系列微控器A/D 转换模块 55-60
3.8 PIC 系列单片机的中断组织 60-61
3.9 人机接口与信息交互 61-63
3.10 数据处理与测量算法 63-65
第四章 微弱信号的相敏检测原理与方法 65-77
4.1 相关检测原理 65-67
4.2 相关器 67-72
4.3 锁相放大器 72-74
4.4 开关式乘法器 74-77
第五章 高精度近红外水份仪的设计及性能测试 77-97
5.1 系统设计 77-91
5.2 利用相敏检测技术提高测量精度 91-93
5.3 系统的性能测试与结果分析 93-97
结论 97-98
参考文献 98-100
附录 100-104
摘要 104-106
Abstract 106-109
致谢 109-110
导师简介 110
作者简介 110
【DOI】 LunWen.ID:2.2008.96207
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