發(fā)布時(shí)間：2020-04-10 17:05

【摘要】：傳統(tǒng)的紫外可見(jiàn)光譜儀存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、光譜掃描時(shí)間長(zhǎng)、不能實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)同時(shí)檢測(cè)、不適合野外作業(yè)等弱點(diǎn)。課題針對(duì)上述弱點(diǎn)提出了一種便攜式紫外可見(jiàn)光譜儀的設(shè)計(jì)方法,并根據(jù)該方法成功設(shè)計(jì)了一款新型紫外可見(jiàn)光譜儀,該光譜儀具有攜帶方便、工作速度快、可以實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)同時(shí)在線檢測(cè)、適于野外作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。文中主要完成了以下幾方面的工作:1.介紹了傳統(tǒng)紫外可見(jiàn)光譜儀的結(jié)構(gòu)、工作原理及優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)光譜儀的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了說(shuō)明。2.對(duì)比分析了采用多通道檢測(cè)器件的多通道光譜測(cè)量系統(tǒng)和采用光電倍增管的單通道光譜測(cè)量系統(tǒng),結(jié)論表明,相比于單通道光譜測(cè)量系統(tǒng),多通道光譜測(cè)量系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、靈敏度更高、信噪比更好、并且可以實(shí)現(xiàn)全波段快速測(cè)量。3.研究了色散系統(tǒng)的小型化問(wèn)題,采用了平場(chǎng)凹面全息光柵的小型化色散系統(tǒng),該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、元件少等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)體積只有120×110×70mm~3。4.在硬件設(shè)計(jì)上,選擇了多通道檢測(cè)器件S3904-1024Q作為課題的光電轉(zhuǎn)換器件。以C8051F020為控制核心,設(shè)計(jì)了一種集成度高的多通道檢測(cè)器件的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制脈沖由單片機(jī)P1口產(chǎn)生;設(shè)計(jì)了基于LF356和MAX4501的積分電路用于將多通道檢測(cè)器件輸出的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),該電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)同相放大電路放大后由外部高速ADC芯片AD7492實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換;轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)單片機(jī)串口RS232標(biāo)準(zhǔn)傳送到上位計(jì)算機(jī)中,并保存在外部FLASH芯片AT29LV512中。5.在軟件設(shè)計(jì)上,首先,編寫了單片機(jī)的C語(yǔ)言程序;其次,基于LabVIEW編寫設(shè)計(jì)了上位機(jī)的軟件,該軟件具有串行通訊、數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)顯示等功能。6.研究了多通道光譜測(cè)量系統(tǒng)的波長(zhǎng)標(biāo)定問(wèn)題,根據(jù)光柵譜線勻排性理論采用線性插值法實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)標(biāo)定,準(zhǔn)確度為1nm;最后對(duì)所設(shè)計(jì)的便攜式紫外可見(jiàn)光譜儀進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明波長(zhǎng)準(zhǔn)確度、光譜帶寬的測(cè)量、透射比準(zhǔn)確度等均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

（6）遠(yuǎn)紫外光譜儀：光譜范圍為10~200nm ，，主要用于太空檢測(cè)。1.2.3 紫外可見(jiàn)光譜儀的結(jié)構(gòu)、原理及主要技術(shù)指標(biāo)紫外可見(jiàn)光譜儀是一款利用紫外可見(jiàn)波段的光譜作為照明系統(tǒng)來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析的儀器。傳統(tǒng)紫外可見(jiàn)光譜儀的結(jié)構(gòu)包括：光源、聚光系統(tǒng)、單色器（由入射狹縫、準(zhǔn)直物鏡、色散元件、成像物鏡以及出射狹縫組成）、波長(zhǎng)掃描機(jī)構(gòu)、樣品池、光電倍增管、控制電路和信號(hào)采集電路等裝置。其中，光源是由氘燈（185—39nm）和鎢燈（350—800nm）組合的分立光源，結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。

的小型化光譜儀體積小，質(zhì)量輕且精夠更加靈活的應(yīng)用到野外環(huán)境中。綜上的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀化技術(shù)發(fā)展較早，技術(shù)相對(duì)較為成熟。們具有代表性的設(shè)備，為首的生 Jobin Yvon 、英國(guó)的 Pye Unicam等。司 DE2000 小型化合金分析光譜儀儀的外形尺寸：245× 250 × 88mm，重射線管，管長(zhǎng)更短，結(jié)構(gòu)更加緊密，了信號(hào)利用率；DE2000 小型化光譜儀、防水；光譜儀內(nèi)置槽式散熱和電池，作提供了方便，其外形如圖 1.4 所示。
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH744.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 鄭浩;劉宏延;張玉峰;王玲玲;刀

本文編號(hào)：2622487