【摘要】：在拉曼光譜儀的固體檢測中,激光必須聚焦于樣品表面,才能采集到正確的拉曼光譜信號。對于便攜式拉曼光譜儀而言,由于其成本和體積等諸多限制,導(dǎo)致無法采用大型光譜儀的傳統(tǒng)對焦方案。因此,本文設(shè)計了一種便攜式拉曼光譜儀自動對焦系統(tǒng),其具有對焦方便、體積小巧、可視化檢測等優(yōu)點。實驗證明,該系統(tǒng)能滿足便攜式拉曼光譜儀的對焦需求,并且實現(xiàn)了樣品表面可視化,能夠在檢測的同時看到樣品表面細節(jié),實現(xiàn)了“所見即所測”的功能。本文的主要工作包含以下幾點:(1)以光譜儀檢測光路為基礎(chǔ),設(shè)計出了一種結(jié)構(gòu)緊湊的光路系統(tǒng),實現(xiàn)了拉曼激光的自動對焦。系統(tǒng)采用圖像清晰度判斷是否到達正焦位置,并在傳統(tǒng)爬山算法基礎(chǔ)上,對調(diào)焦搜索算法進行改進,減少了陷入局部極大值點的情況。系統(tǒng)還實現(xiàn)了樣品表面可視化,將采集圖像放大8倍以上,使得“所見即所測”成為可能;(2)設(shè)計并實現(xiàn)了光譜儀的硬件結(jié)構(gòu),包括主控制器、光譜采集模塊、調(diào)焦機構(gòu)、圖像采集模塊以及電源等。其中調(diào)焦機構(gòu)采用微型步進電機驅(qū)動,最小步距為l0μm,滿足了小范圍高精度的調(diào)焦需求;(3)設(shè)計并實現(xiàn)了光譜儀的軟件模塊,整體基于Windowsl0平臺設(shè)計,采用前后端分離的B/S架構(gòu),服務(wù)器端基于Qt框架開發(fā),對焦算法則采用OpenCV庫實現(xiàn)。軟件具體功能包括光譜信號采集、激光自動對焦、樣品表面可視化、檢測記錄上傳以及光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)出等;(4)在所設(shè)計的便攜式光譜儀上,實際測試了所設(shè)計的對焦系統(tǒng),證實該系統(tǒng)可以滿足設(shè)計要求。測試結(jié)果表明,系統(tǒng)對焦精度達到15μm左右,平均耗時約為5s,對焦成功率在95%以上。此外,針對光譜儀中存在的焦點偏移現(xiàn)象,也進行了偏移量的實測與修正。
【圖文】：

體積小等特點。它配有５３２ｎｍ、７８５ｎｍ、８３０ｍｎ三種波長的激發(fā)光源，逡逑用戶可以自由選擇不同光源ｗ。它的光譜分辨率達到３０ＴＴ１，檢測范圍可達１７５－逡逑４０００ＣＨＴ１，，內(nèi)部采用２０４８像素的熱電致冷線陣ＣＣＤ。其實物如圖１．邋１所示。逡逑．Ｉ逡逑圖１．１邋ｉＲａｍａｎ便攜式光譜儀逡逑２逡逑

該公司另一款產(chǎn)品為ＩｎｓｐｅｃｔｏｒｆＯＯ，其功率可達３００ｍＷ，光譜檢測范逡逑圍１７５－２８７５０ＩＴ１，并且價格適中，真正做到了價格與性能的良好平衡。逡逑Ｉｎｓｐｅｃｔｏｒ３００的實物如圖１．邋３所示。逡逑在國內(nèi)，目前光譜儀技術(shù)還處于高�；蜓绣乘糜诮虒W(xué)和科研的階段，很少逡逑有真正成熟的產(chǎn)品�？梢哉f，與國外多年的研制經(jīng)驗相比，拉曼光譜技術(shù)在我國逡逑還屬于一個正在發(fā)展的高新技術(shù)。在光譜儀相關(guān)組件的生產(chǎn)和光譜儀設(shè)備的研發(fā)逡逑方面，同方威視、卓立漢光（北京）等公司屬于國內(nèi)比較領(lǐng)先的企業(yè)；固體表面逡逑研究所（廈門大學(xué)）、光電與儀器系（浙江大學(xué)）等高校機構(gòu)，在這個領(lǐng)域也有逡逑著比較深入的研究［２］。吸取國外優(yōu)秀研究機構(gòu)與企業(yè)的技術(shù)和經(jīng)驗，瞄準(zhǔn)國內(nèi)尚逡逑處于發(fā)展中的光譜儀相關(guān)領(lǐng)域，不斷追趕甚至超越世界先進水平，是我們可以為逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH744.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2652845