“十三五”是我國決勝全面建成小康社會的關(guān)鍵時期,隨著《中國制造2025》和“工業(yè)4.0”等規(guī)劃路線的出臺,這無疑對綠色印刷的全面實施起到強大的推動作用,發(fā)展綠色印刷勢在必行。在印刷行業(yè),針對油墨及印刷品進行重金屬檢測是不可缺少的重要環(huán)節(jié),然而,目前檢測中使用儀器設(shè)備主要使用國外產(chǎn)品,價格昂貴,檢測成本高,且體積較大,測試前處理繁瑣,還不能實現(xiàn)直接快速測定�；诖�,本文針對目前我國在綠色印刷快速發(fā)展過程中油墨重金屬檢測環(huán)節(jié)的需求,開展針對油墨重金屬檢測的光譜測定系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)和試驗研究。主要從以下幾個方面進行了研究:(1)光譜測定光學系統(tǒng)研究�；诠庾V測定光學系統(tǒng)的測定原理,考慮元器件結(jié)構(gòu)、布局及可調(diào)性,深入研究了系統(tǒng)光路的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過分析研究,本文采用Czerny-Turner結(jié)構(gòu)作為光學系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu),并對其進行了參數(shù)設(shè)計。同時,通過研究系統(tǒng)雜散光來源,色散、像差理論及校正方法,基于ZEMAX仿真軟件對所設(shè)計光路結(jié)構(gòu)進行仿真,進一步對光譜測定光學系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。(2)光譜測定數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)研究。在硬件設(shè)計中,系統(tǒng)采用STM32作為微控制器,TCD1304AP CCD作為光電探測器,完成了CCD的驅(qū)動電路、信號處理電路、信號采集電路、上位機通訊電路和電源電路的設(shè)計開發(fā);在軟件設(shè)計中,完成了CCD驅(qū)動時序、ADC數(shù)據(jù)采集、串口通訊進行程序設(shè)計,并通過MATLAB和LabVIEW混編的方式進行了上位機軟件的開發(fā),包括設(shè)備通訊、數(shù)據(jù)采集、光譜數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)存儲、主界面以及波長定標的設(shè)計開發(fā)。(3)光譜測定系統(tǒng)性能測試。針對搭建的光譜測定系統(tǒng),通過設(shè)計汞燈定標試驗和白光LED燈精度檢測試驗,對光譜檢測系統(tǒng)光譜分辨率、工作波長范圍、波長準確性、濾波效果等關(guān)鍵性能指標進行了研究,并對系統(tǒng)誤差進行了評價分析。開發(fā)的系統(tǒng)波長范圍400-1100nm,中心波長光譜分辨率1.5nm,邊緣波長光譜分辨率2nm。(4)油墨重金屬測定預測模型建立與試驗研究。通過對油墨重金屬預測模型的建立原理分析,研究了油墨重金屬含量預測模型及主要判別方法。通過配置標準溶液方法進行模型預測試驗,試驗表明模型相關(guān)系數(shù)達到0.9770,可對油墨重金屬進行較好預測,并對模型建立以及后續(xù)研究進行了反思和展望。
【學位單位】：北京印刷學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TS802.3;O657.3
【部分圖文】：

圖 2-1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡拓撲圖下經(jīng)驗公式計算得出：Q = A 數(shù)， 和 分別為輸入層和輸出層層數(shù)看出，層間傳遞函數(shù)的權(quán)重因子根據(jù)訓練能接近期望值。型建立的原理朗伯-比爾定律進行分析，后對油墨重金屬含量預測模型建立的幾測模型的優(yōu)缺點：線性回歸分析就是對立方法；偏最小二乘法在回歸分析的基

圖 3-1 水平式 Ebert-Fastie 結(jié)構(gòu)示意圖S1—入射狹縫 M—反射鏡 G—光柵 S2—出射狹縫射狹縫 S1入射的復合光經(jīng)反射鏡 M 反射后成為平行光束，射散后再由 M 聚焦成像于出射狹縫 S2處形成光譜面。反射鏡 M由此會產(chǎn)生球差，而球差在很大程度上影響著系統(tǒng)的成像質(zhì)量球面鏡結(jié)構(gòu)時，球差無法消除，但可以采取方法，使球差控制方法是通過瑞利準則取 F 數(shù)，以滿足分辨率要求。雖然可以選替球面鏡，如此可達到消除系統(tǒng)球差的目的， 但是此時慧差不球面鏡作為反射鏡時，零級光譜慧差為零，由于衍射與入射光導致其他級次光譜的慧差雖不能消除，但仍然可以抵消，而不式 Ebert-Fastie 結(jié)構(gòu)通常采用彎曲狹縫來消除像散引起的譜線增散對分辨率無影響。除水平式結(jié)構(gòu)外，還有垂直式 Ebert-Fasti

學院碩士學位論文 油墨重金屬測定光路系光譜衍射級次和入射狹縫的確定合本系統(tǒng)實際使用環(huán)境，故本文選取光譜衍射級次 為 1。選擇入射狹縫時需考慮狹縫入射寬度的影響，且其由系統(tǒng)光譜分辨光束經(jīng)入射狹縫射入，因為入射狹縫尺寸較小，使得射入系統(tǒng)的光因此應在保證光譜分辨率的前提下，盡量減小狹縫寬度。常見的入 = 2咀μm， = 咀 μm， = μm，由式（3-11）可知，光譜帶縫寬度 成正比，與物鏡焦距 成反比，我們將狹縫寬度作為輔助同狹縫寬度下 與 的關(guān)系曲線圖，如下圖 3-3 所示：

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本文編號：2810492