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

【摘要】：光譜儀是對物質進行物理化學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,在工程上難以應用。而在工業(yè)測控、自動測量和化學工業(yè)等許多領域對于低成本高性能的光譜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。本文在對現有的光譜儀器進行調研和分析后,采用FPGA作為控制單元,線陣CCD作為傳感器設計并搭建了一臺光譜信息采集系統(tǒng)樣機。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轉換模塊、FPGA驅動控制模塊、通信接口模塊和PC機等部分。CCD模塊采用一片線陣CCD作為光電傳感器;信號處理與A/D轉換模塊采用專AD9226芯片作為模數轉換芯片,實現模數信號的高速轉換;通信接口模塊采用USB2.0標準通信接口,保證光譜數據的高速傳輸;FPGA驅動控制模塊作為下位機控制核心產生其他各個模塊的控制時序信號;上位機程序使用LabView進行編程,使用方便。系統(tǒng)完成后,對系統(tǒng)的各個組成部分進行了調試,并對調試實驗中存在的問題進行了分析和解決。此外為了充分驗證系統(tǒng)性能本文對整個系統(tǒng)進行了基于平場凹面光柵的分光光路設計及仿真與搭建。最后,本系統(tǒng)進行了綜合實驗,分別對系統(tǒng)的波長探測和濃度探測進行了標定實驗。實驗表明系統(tǒng)能夠較為精確的采集光譜譜面信息,采集精度符合設計要求,數據重復性好。
[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.
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH744.1;TN791

【參考文獻】

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3 趙友全;江磊;何峰;翟瑞偉;劉瀟;徐巧艷;;線陣CCD光電響應非線性特性測定與分析[J];光電工程;2015年07期

4 童建平;董少波;楊浩;徐丹陽;汪飛;;基于S11639的紫外-可見光譜儀的設計[J];光學儀器;2015年03期

5 王銀玲;李華聰;;基于FPGA的多通道并行高速采樣研究[J];微型機與應用;2015年09期

6 周玉修;程融;劉堅強;曾瑋;孫光厚;李鐵;;靈敏度可調的光學讀出非制冷熱像元設計[J];激光與紅外;2015年02期

7 沈滿德;李飛;周利兵;李程;任歡歡;姜清秀;;新型輕量化可見光光譜儀成像系統(tǒng)研究與分析[J];光譜學與光譜分析;2015年02期

8 簡榮華;吳平輝;黃文華;;高分辨率光纖光譜儀的設計及其在激光誘導擊穿光譜中的應用[J];光子學報;2015年02期

9 蘭羽;周茜;;光電探測方法研究[J];信息技術;2012年09期

10 武傳龍;馮國英;韓旭;姜海濤;歐群飛;王建軍;李密;;微型光纖光譜儀的波長定標分析[J];激光技術;2012年05期

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3 孫東磊;基于FPGA的線陣CCD瞬態(tài)光譜信息采集系統(tǒng)研究[D];重慶大學;2013年

4 張國棟;便攜式光纖光譜儀光學系統(tǒng)設計與分析[D];西安電子科技大學;2013年

5 魏彥東;基于矢量跟蹤控制的單相逆變電源的設計與研究[D];東北大學;2012年

6 周瑋;時柵角位移傳感器自標定研究[D];重慶理工大學;2012年

7 韋韌;星載科學試驗用CCD相機設計與實現[D];中國科學院研究生院（空間科學與應用研究中心）;2010年

8 戴笠;基于FPGA的微型光譜儀探測系統(tǒng)的研制[D];湖南大學;2009年

9 李靜;排列碼加密優(yōu)盤軟件設計[D];河北工業(yè)大學;2007年

10 褚建平;基于CCD的小型化光譜儀的設計與研究[D];中國海洋大學;2007年

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本文編號：1688223