【摘要】：拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)是一種很重要的檢測(cè)物質(zhì)成分的手段,拉曼特征光譜可以很好地反映分子結(jié)構(gòu),從而分辨出物質(zhì)成分。隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高,食品安全、綠色生態(tài)、健康環(huán)保等生活方式得到越來(lái)越多的關(guān)注與認(rèn)可,拉曼光譜儀以其方便快捷的檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)也得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的拉曼光譜儀具有體積大、成本高等缺點(diǎn),很難進(jìn)行原位檢測(cè),并難以得到推廣應(yīng)用,不能滿足人們對(duì)物質(zhì)檢測(cè)的需求。因此,低成本、小型化、可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的便攜式拉曼光譜儀很快進(jìn)入人們的視野并迅速崛起,成為拉曼光譜儀新的發(fā)展方向。拉曼光譜儀的主要結(jié)構(gòu)包括拉曼探頭、窄線寬激光器和光譜儀模塊。本論文在課題組原有芯片光譜儀的研制基礎(chǔ)上,對(duì)利用藍(lán)牙通訊模塊連接智能手機(jī)和芯片光譜儀的微型光譜儀系統(tǒng)進(jìn)行了研究,其特點(diǎn)是采用智能手機(jī)的顯示和信息處理模塊對(duì)微型光譜儀獲得的信號(hào)進(jìn)行處理,從而設(shè)計(jì)一款低成本、小體積的便攜式光譜儀。本文基于課題組前期研制的陣列波導(dǎo)光柵(AWG)的光譜儀芯片,采用ADI公司生產(chǎn)的ADAS1128芯片作為128路積分放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,以FPGA芯片作為主控芯片,以藍(lán)牙作為通訊設(shè)備,以手機(jī)終端作為數(shù)據(jù)處理設(shè)備設(shè)計(jì)了一款軟硬件兼具的可進(jìn)行原位快速檢測(cè)的便攜式拉曼光譜儀。大大縮小硬件電路的體積、降低了系統(tǒng)成本且簡(jiǎn)化了硬件電路的調(diào)試工作。本文主要介紹基于陣列波導(dǎo)光柵的通過(guò)藍(lán)牙連接的光譜儀系統(tǒng)的設(shè)計(jì),本文的研究?jī)?nèi)容主要包括:1.硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在對(duì)ADAS1128模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和FPGA主控芯片的芯片參數(shù)、引腳功能和時(shí)序邏輯等進(jìn)行詳細(xì)的分析,從而了解ADAS1128模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和FPGA主控芯片的使用方法的基礎(chǔ)上,主要通過(guò)硬件電路設(shè)計(jì)將ADAS1128模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、FPGA主控芯片、AWG芯片和藍(lán)牙設(shè)備整合到一個(gè)電路系統(tǒng)中并使各部分能夠穩(wěn)定工作,從而進(jìn)行信號(hào)的采集并與手機(jī)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。FPGA主控芯片在藍(lán)牙設(shè)備接收到手機(jī)終端軟件系統(tǒng)發(fā)來(lái)的指令之后開(kāi)始獲取從ADAS 1128模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片處傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息,然后對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行打包處理,繼而通過(guò)藍(lán)牙設(shè)備將打包好的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給手機(jī)終端軟件系統(tǒng)。2.手機(jī)終端軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要通過(guò)設(shè)計(jì)手機(jī)終端軟件,在用戶界面美觀友好的前提下,通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙向硬件電路系統(tǒng)發(fā)送指令并接收由硬件電路系統(tǒng)發(fā)送來(lái)的檢測(cè)數(shù)據(jù),最終對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。手機(jī)終端軟件系統(tǒng)向硬件系統(tǒng)發(fā)送指令之后,開(kāi)始獲取從硬件系統(tǒng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息,再對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和整合,最終得到拉曼光譜呈現(xiàn)到用戶界面之中。3.系統(tǒng)功能驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)光譜的檢測(cè)來(lái)驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的可行性和可靠性。本文的研究最終得到利用藍(lán)牙通訊模塊連接智能手機(jī)的基于陣列波導(dǎo)光柵的128路便攜式拉曼光譜儀系統(tǒng),并分別對(duì)其硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證,再通過(guò)光譜檢測(cè)驗(yàn)證了其可行性基本性能與可靠性。
【學(xué)位授予單位】：廈門(mén)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH744.1;TN925
【圖文】：

逑上海星必光電科技有限公司自主研發(fā)的手持式拉曼物質(zhì)真?zhèn)舞b別儀逡逑ＴｒｕＮｕｍｅｎ、手持式拉曼安檢儀ＨａｚａＤｅｆｅｎｄｅｒ和ＮａｒｃＳｅｅｋｅｒ如圖１－１所示。它們逡逑的硬件結(jié)構(gòu)基本相同，和不同的軟件算法進(jìn)行配合可以用于食品安全、違禁物品逡逑等多種領(lǐng)域的快速檢測(cè)。它們的尺寸為長(zhǎng)１６．邋５ｃｍ，寬８．邋５ｃｍ，高３．邋５ｃｍ，重７５０ｇ，逡逑拉曼光譜范圍為１７０ＣＨＴ１至３０００ｃｍ＇全波段拉曼光譜分辨率為７．邋５ｃｍ邋１至ｌＯｃｎｆ１，逡逑它們最大的特點(diǎn)在于在體積和質(zhì)量在幾乎達(dá)到最小的同時(shí)，光譜儀的分辨率和光逡逑譜范圍也達(dá)到了很高的水平。輕便的重量和小巧的體積使得它們便于攜帶，方便逡逑出入于各種場(chǎng)合，其高效的特性使得它們?cè)谖镔|(zhì)檢測(cè)上值得人們信賴。它們配套逡逑的人性化的高性能算法使得它們真正實(shí)現(xiàn)一鍵式傻瓜檢測(cè)，直接向用戶提供檢測(cè)逡逑結(jié)論

邐邐逡逑美國(guó)ＳｃｉＡｐｓ公司旗下的ＤｅｌｔａＮｕ研制出的掌上拉曼光譜儀ＲｅｐｏｒｔｅＲ小巧便逡逑攜，只有手機(jī)大小，是目前世界上最小的拉曼光譜儀，如圖１－３所示。ＲｅｐｏｒｔｅＲ逡逑簡(jiǎn)單易用，堅(jiān)固耐用，通過(guò)了美國(guó)軍用裝備標(biāo)準(zhǔn)ＭｉｌＳｐｅＳｌＯＧ的規(guī)范認(rèn)證。逡逑ＲｅｐｏｒｔｅＲ可以獨(dú)立工作，也可以通過(guò)ＵＳＢ接口連接至電腦進(jìn)行實(shí)時(shí)譜圖分析。逡逑Ｒ�。铮颍簦澹业牟蓸訜o(wú)需預(yù)處理，能夠透過(guò)透明的或半透明的容器直接檢測(cè)，對(duì)樣逡逑品不會(huì)有任何損傷，它采用共振／ＳＥＲＳ等技術(shù)，具有很高的靈敏度，通過(guò)把鑒定逡逑物獨(dú)有的拉曼指紋光譜和數(shù)據(jù)庫(kù)里的光譜進(jìn)行比較，能夠在幾秒內(nèi)高效鑒定物質(zhì)逡逑并把最匹配的物質(zhì)名稱和匹配因子顯示在彩色高清觸摸屏上，同時(shí)把數(shù)據(jù)保存在逡逑內(nèi)置的ＳＤ卡中以便于日后調(diào)用分析。ＲｅｐｏｒｔｅＲ的這種人性化設(shè)計(jì)使得非專業(yè)人逡逑士也可以很輕松地使用它來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，現(xiàn)己應(yīng)用于對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品、違禁逡逑物品、化工材料、爆炸物等多種物質(zhì)的快速無(wú)損鑒定。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 羅志來(lái);解振東;;藍(lán)牙4.0的應(yīng)用研究[J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2015年17期

2 迎九;;Altera為Quartus Ⅱ軟件提供Spectra-Q引擎加速FPGA和SoC設(shè)計(jì)[J];電子產(chǎn)品世界;2015年06期

3 熊先越;高進(jìn);李保雪;;基于Spartan-6的高清視頻傳輸系統(tǒng)[J];光通信技術(shù);2014年07期

4 孫振華;黃梅珍;余鎮(zhèn)崗;季蕓;汪洋;;便攜式拉曼光譜儀現(xiàn)狀及進(jìn)展[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;2014年07期

5 徐金茍;;低能耗藍(lán)牙4.0協(xié)議原理與實(shí)現(xiàn)方法[J];微型電腦應(yīng)用;2012年10期

6 鄒文龍;蔡志堅(jiān);吳建宏;;便攜式拉曼光譜儀發(fā)展綜述[J];光學(xué)儀器;2011年06期

7 張汪年;鄧寧;;激光拉曼光譜法及在材料科學(xué)中的應(yīng)用[J];廣西輕工業(yè);2009年10期

8 劉洋;;電流-數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片為CT提供更高精度[J];電子設(shè)計(jì)技術(shù);2009年04期

9 ;ADI新款數(shù)據(jù)采集芯片使得高層數(shù)CT掃描儀能夠更快速地生成更清晰的圖像[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2009年03期

10 唐玉龍,郭周義;激光拉曼光譜技術(shù)在生物分子DNA研究中的應(yīng)用和進(jìn)展[J];激光生物學(xué)報(bào);2004年05期

本文編號(hào)：2717508