本文選題：光譜儀　切入點(diǎn)：線陣CCD　出處：《南京郵電大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：光譜儀是對物質(zhì)進(jìn)行物理化學(xué)成分分析的一種重要儀器。然而,受制于體積、成本以及掃描素的等因素,傳統(tǒng)光譜儀的使用受到了很大的限制,在工程上難以應(yīng)用。而在工業(yè)測控、自動測量和化學(xué)工業(yè)等許多領(lǐng)域?qū)τ诘统杀靖咝阅艿墓庾V測量的需求與日俱增,因此,對于光譜儀器微型化、低成本化以及高速化的發(fā)展研究具有重要意義。本文在對現(xiàn)有的光譜儀器進(jìn)行調(diào)研和分析后,采用FPGA作為控制單元,線陣CCD作為傳感器設(shè)計并搭建了一臺光譜信息采集系統(tǒng)樣機(jī)。通過對整個系統(tǒng)不同部分功能的拆分,將全部系統(tǒng)分成CCD模塊、信號處理與A/D轉(zhuǎn)換模塊、FPGA驅(qū)動控制模塊、通信接口模塊和PC機(jī)等部分。CCD模塊采用一片線陣CCD作為光電傳感器;信號處理與A/D轉(zhuǎn)換模塊采用專AD9226芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,實(shí)現(xiàn)模數(shù)信號的高速轉(zhuǎn)換;通信接口模塊采用USB2.0標(biāo)準(zhǔn)通信接口,保證光譜數(shù)據(jù)的高速傳輸;FPGA驅(qū)動控制模塊作為下位機(jī)控制核心產(chǎn)生其他各個模塊的控制時序信號;上位機(jī)程序使用LabView進(jìn)行編程,使用方便。系統(tǒng)完成后,對系統(tǒng)的各個組成部分進(jìn)行了調(diào)試,并對調(diào)試實(shí)驗(yàn)中存在的問題進(jìn)行了分析和解決。此外為了充分驗(yàn)證系統(tǒng)性能本文對整個系統(tǒng)進(jìn)行了基于平場凹面光柵的分光光路設(shè)計及仿真與搭建。最后,本系統(tǒng)進(jìn)行了綜合實(shí)驗(yàn),分別對系統(tǒng)的波長探測和濃度探測進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)能夠較為精確的采集光譜譜面信息,采集精度符合設(shè)計要求,數(shù)據(jù)重復(fù)性好。
[Abstract]:Spectrometer is an important instrument for the physical and chemical composition analysis of substances. However, the use of traditional spectrometers is limited by the factors of volume, cost and scanning element. The demand for low cost and high performance spectral measurement is increasing in many fields, such as industrial measurement and control, automatic measurement and chemical industry, therefore, for the miniaturization of spectral instruments, It is of great significance to study the development of low cost and high speed. After the investigation and analysis of the existing spectral instruments, FPGA is adopted as the control unit. A spectral information acquisition system prototype is designed and built by linear CCD as a sensor. By splitting the functions of different parts of the whole system, the whole system is divided into CCD module, signal processing and A / D conversion module, and FPGA driver control module. The communication interface module and PC module. The CCD module uses a linear CCD as the photoelectric sensor, the signal processing and A / D conversion module uses the special AD9226 chip as the analog to digital conversion chip, realizes the high speed conversion of the analog and digital signal. The communication interface module adopts USB2.0 standard communication interface to ensure the high-speed transmission of spectral data. As the control core of the lower computer, the driver control module generates the control timing signals of other modules. The upper computer program is programmed by LabView. After the completion of the system, the various components of the system were debugged, In addition, in order to fully verify the performance of the system, this paper designs, simulates and builds the whole system based on flat field concave grating. The system has carried on the comprehensive experiment, has carried on the calibration experiment to the system wavelength detection and the concentration detection, the experiment indicated that the system can collect the spectrum spectrum surface information accurately, the acquisition precision conforms to the design request, the data repeatability is good.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH744.1;TN791

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1688223