【摘要】：物質(zhì)的目標(biāo)特性等精細(xì)化識(shí)別中,要求光譜儀具有高分辨率和寬光譜工作范圍。寬光譜高分辨率光路對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的靈敏度、分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、信噪比等提出了更高的要求,一般的探測(cè)系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足。本文針對(duì)寬光譜范圍高分辨率的中階梯光柵-棱鏡交叉色散光路對(duì)二維光譜的探測(cè)需求,分析了探測(cè)器與光路系統(tǒng)的匹配關(guān)系,設(shè)計(jì)了具有高靈敏度、低噪聲等特點(diǎn)的二維光譜探測(cè)系統(tǒng)。本論文主要完成了以下工作:(1)根據(jù)光譜的探測(cè)需求,完成了光譜信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì):包括總體探測(cè)器的選型原則、單元功能設(shè)計(jì)、主要技術(shù)參數(shù)、光學(xué)系統(tǒng)的匹配要求等。(2)完成了探測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試:硬件電路系統(tǒng)主要包括主控單元、探測(cè)器驅(qū)動(dòng)單元、信號(hào)處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以及數(shù)據(jù)傳輸單元等主要模塊。在信號(hào)處理單元,為了消除噪聲,本文提出了時(shí)序相關(guān)雙采樣方法,該方法具有精度高、動(dòng)態(tài)范圍大等的優(yōu)點(diǎn)。(3)完成了探測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試:探測(cè)系統(tǒng)的軟件包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件,兩者相互配合,實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互控制。上位機(jī)軟件是在Visual Studio平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的,主要功能有:發(fā)送控制命令、接收處理數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、成像以及圖像處理等。下位機(jī)軟件是在USB固件編程框架的基礎(chǔ)上完成的,其主要作用是接收上位機(jī)的控制命令并執(zhí)行,達(dá)到控制硬件電路系統(tǒng)的目的。(4)根據(jù)二維譜圖產(chǎn)生原理,完成了一種譜圖標(biāo)定算法:CCD探測(cè)到的譜圖與理想譜圖在位置和強(qiáng)度上有所偏差,本文提出了譜圖標(biāo)定算法,并完成了標(biāo)定軟件的編寫(xiě)。(5)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并分析結(jié)果:在白光和Hg光條件下分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)測(cè)得的譜圖進(jìn)行分析與標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,探測(cè)系統(tǒng)能夠正確采集光譜圖像。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,標(biāo)定算法的精確度達(dá)到10~(-5)數(shù)量級(jí)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TH744.1

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本文編號(hào)：2518436