隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,光譜分析儀器技術(shù)也日新月異,近年來(lái)光譜儀向微型化、智能化發(fā)展。與現(xiàn)代微機(jī)電技術(shù)、光纖技術(shù)相結(jié)合,可以將傳統(tǒng)體積龐大的光譜儀設(shè)計(jì)成微型化的設(shè)備,微型光譜儀具有集成度高、體積小、使用方便、分析速度快、精度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),使得光譜分析技術(shù)可以不受使用環(huán)境條件的限制,從而應(yīng)用在更多的領(lǐng)域,如石油化工、工業(yè)產(chǎn)線、原位檢測(cè)、地質(zhì)勘探、醫(yī)學(xué)制藥、食品檢測(cè)等,因此具有廣闊的市場(chǎng)價(jià)值與發(fā)展前景。本文在深入了解微型智能光譜儀發(fā)展現(xiàn)狀后,對(duì)光譜儀的結(jié)構(gòu)以及工作原理進(jìn)行研究分析,結(jié)合熒光光譜以及CCD（Charge Coupled Devices）成像原理,對(duì)微型光譜儀的讀出電路進(jìn)行研究設(shè)計(jì):依據(jù)讀出電路的功能將其劃分成采集電路、信號(hào)處理電路、FPGA（Field-Programmable Gate Array）芯片電路以及串口通信接口4個(gè)模塊,并對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行研究設(shè)計(jì),其中采集電路實(shí)現(xiàn)的是CCD探測(cè)器的驅(qū)動(dòng),而信號(hào)處理電路實(shí)現(xiàn)的是信號(hào)放大濾波以及AD（Analog to Digital）轉(zhuǎn)換功能,FPGA電路模塊為讀出電路的控制核心,為CCD探測(cè)器以及AD芯片提供驅(qū)動(dòng)信號(hào),并控... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

棱鏡色散原理圖

圖 1-2 反射式光柵色散原理圖閃耀光柵原理如圖所示，光柵方程為： (ě ě ) = = 是衍射光柵的入射角，θ 是衍射光柵的衍射角，d 為衍射光柵一般稱為光柵常數(shù)，m 是衍射級(jí)次，為整數(shù)。光柵的色散能力與集程度有關(guān)，一般條件下單位面積內(nèi)的刻線數(shù)越多，衍射光柵的882 年美國(guó)科學(xué)家羅蘭發(fā)明了高精度的刻線機(jī)開(kāi)始，衍射光柵便譜儀當(dāng)中。其中按衍射光柵的種類可以分為透射式衍射光柵和材料的透射率限制了透射式衍射光柵的性能，而反射式衍射光柵近全反射而保證光譜完整性，因此光譜儀中的衍射光柵一般選衍射光柵光譜儀中還可以依據(jù)光柵的形狀具體分為平面衍射光面衍射光柵光譜儀。依靠衍射光柵發(fā)生色散的光路與棱鏡色散

圖 1-3 傅里葉紅外光譜儀干涉光原理圖里葉紅外光譜儀使用了雙光束干涉的原理，原理圖中，M1 和 M2 分鏡和移動(dòng)反射鏡，G1 和 G2 為相同的光學(xué)分束器，一般為半反半透分束器 G1 后，分成反射和透射兩束光，反射光到達(dá)固定反射鏡 M1，而透射光經(jīng)過(guò)分束器 G2 到達(dá)移動(dòng)反射鏡再反射回來(lái)，這里分束器用為補(bǔ)償 G1 的光程差，最終兩束光線重新匯合，通過(guò)調(diào)節(jié)移動(dòng)反射位置可以使得兩束光發(fā)生干涉，最后干涉光照射到樣品池 A 上。然變換對(duì)含有樣品池 A 信息的光信號(hào)進(jìn)行處理，最終可以得到紅外吸中透過(guò)率或吸收率隨波長(zhǎng)或波數(shù)變化。里葉變換紅外光譜儀沒(méi)有使用棱鏡或光柵，自身使用的光學(xué)元件較少的損耗，而且通過(guò)光的干涉使得光信號(hào)得以增強(qiáng)，因此最終到達(dá)探測(cè)度較大，受環(huán)境噪聲影響較小，信噪比較高。但受到傅里葉變換計(jì)算處理速度依賴于計(jì)算機(jī)或芯片的性能，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及芯步成熟，傅里葉變換紅外光譜儀逐漸占據(jù)光譜儀市場(chǎng)的重要位置，并

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]近紅外微型光譜儀關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 謝淼.電子科技大學(xué) 2016
[2]微型光譜儀的關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 朱李核.浙江大學(xué) 2016
[3]微型多通道光纖光譜儀的設(shè)計(jì)與研究[D]. 王培.南京理工大學(xué) 2010
[4]基于線陣CCD的微型光譜儀的設(shè)計(jì)[D]. 余錢平.湖南大學(xué) 2010
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