小型光纤光谱仪的研究
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小型光纤光谱仪的研究
作者王宇 Publish: 2007-4-17 Hits:-
【中文题名】 小型光纤光谱仪的研究
【英文题名】 Research on Mini Fiber Spectrometer
【学科专业】 光学工程
【论文级别】 硕士论文
【投稿时间】 2007-4-17
【中关键词】 小型光谱仪,切尔尼—特纳系统,CCD探测器,,,
【英关键词】 Minispectrometer,Czerny-Turner System,CCD Detector,
【分类导航】 工业技术>机械、仪表工业>仪器、仪表>光学仪器>物理光学仪器>光谱仪器
【论文摘要】  从1666年牛顿通过三棱镜将太阳光分解为七色光开始,光谱仪器的发展已经走过了数百年的时间,在这期间,光谱仪器的技术一步步走向成熟。如今,光谱仪器已经成为了以光为中心,集光机电算于一体的精密分析仪器,在现代科学实验、生物医药、国防、天文等国民经济的诸多领域发挥着越来越重要的作用。 随着科学技术的发展,在地矿勘探、生物医学、环境检测等领域对光谱仪器的小型化、轻量化提出了更高的要求。与传统大型光谱仪器相比,小型光谱仪具有体积小、重量轻、使用灵活、价格较低等优点;同时小型光谱仪可以作为光电接口设备与光纤探头联合使用,使测量更加方便。因此小型光谱仪的研究越来越受到重视,成为了目前光谱仪器研制的热点。 本文首先回顾了光谱仪器的发展历史并分析了目前光谱仪器的发展现状和发展趋势,从色散性光谱仪器的基本组成和原理入手,介绍了其基本特性工作光谱区、色散率、分辨率、光强度及工作效率。然后分别介绍了色散型光谱仪器的几个组成部分色散系统、成像系统和接收系统及其特性参数。在理论分析的基础上,根据分析和比较,选用对称的切尔尼—特纳光路系统,用光学设计软件ZEMAX对该光路的实际情况进行了模拟,并进行了消彗差的优化...
【论文题纲】
中文摘要 3-4
ABSTRACT 4-7
第一章 绪论 7-14
1.1 光谱仪器的发展历史、现状与趋势 7-9
1.2 国内外小型光纤光谱仪发展现状 9-11
1.3 本文的研究意义 11-12
1.4 论文的主要工作 12-13
1.5 本章小结 13-14
第二章 光栅色散型光谱仪器原理 14-29
2.1 色散型光谱仪原理和基本特性 14-18
2.1.1 色散型光谱仪器基本原理及其基本结构 14-15
2.1.2 光谱仪器的基本特性 15-18
2.2 色散型光谱仪中的色散元件 18-23
2.2.1 色散型光谱仪中的几种色散原理 18-19
2.2.2 反射式平面衍射光栅的色散原理 19-23
2.3 光谱仪器的成像系统 23-26
2.3.1 光谱仪器理想成像系统 23-24
2.3.2 光谱仪器成像系统中的像差 24-26
2.4 光谱仪器的光电接收系统 26-28
2.4.1 光电阵列探测器的分类 26-27
2.4.2 光电阵列探测器的主要特性参数 27-28
2.5 本章小结 28-29
第三章 系统光路设计 29-43
3.1 相关基础理论分析 29-33
3.1.1 小型光谱仪光谱带宽理论分析 29-31
3.1.2 光电阵列探测器像元分辨力理论分析 31-32
3.1.3 小型光谱仪光强的理论分析 32-33
3.2 方案的比较与选择 33-35
3.3 光路设计与模拟 35-42
3.3.1 光路结构参数设计 35-38
3.3.2 光路的设计与模拟 38-42
3.4 本章小结 42-43
第四章 系统硬件设计 43-58
4.1 系统总体设计方案 43-44
4.2 CCD阵列探测器 44-48
4.2.1 CCD基本工作原理简介 44-47
4.2.2 线阵CCD TCD1209D 47-48
4.3 CCD的驱动脉冲及其产生 48-51
4.3.1 TCD1209D的驱动脉冲 48-50
4.3.2 CCD驱动脉冲的产生 50-51
4.4 系统中单片机部分的设计 51-56
4.4.1 PIC18F4455 单片机简介 51-52
4.4.2 CCD输出信号的A/D转换 52-54
4.4.3 系统与计算机的通信 54-56
4.4.4 单片机控制程序的编写 56
4.5 本章小结 56-58
第五章 实验结果与分析 58-65
5.1 实验数据结果 58-59
5.2 数据处理与分析 59-63
5.2.1 谱线的平滑和差分 59-61
5.2.2 谱线的寻峰与标定 61-63
5.3 总结与展望 63
5.4 本章小结 63-65
参考文献 65-67
发表论文和科研情况说明 67-68
致谢 68
【DOI】 LunWen.ID:2.2008.94974
付费论文:有参考文献 300元
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