光譜測量技術用于對光信號進行頻譜分析,能夠測量物質發(fā)射、吸收或散射輻射的波長、強度和頻譜等信息。光譜測量儀器作為一種基礎測量儀器,已經被廣泛應用于工業(yè)生產、醫(yī)療健康和軍事安全等領域,在無損檢測、材料分析、環(huán)境監(jiān)測、地質勘測、目標識別等方面發(fā)揮重要作用。隨著光譜測量技術在納米科技、生命科學和新材料等高新技術領域的拓展應用,對光譜測量技術及儀器性能的需求不斷提高,傳統(tǒng)光譜測量技術的測量速度、儀器體積和成本、光譜分辨率等受到嚴峻挑戰(zhàn)。然而,光柵光譜儀中必須引入狹縫、高光通量和高光譜分辨率之間的矛盾仍然沒有解決;傅里葉變換光譜儀需要機械掃描,光譜測量時間始終沒有突破毫秒量級。因此,探索同時具備快速、高光譜分辨、小型化和便于自動控制等測量優(yōu)勢的光譜測量技術具有十分重要的意義。壓縮感知光譜測量技術為小型化、高速的光譜測量技術提供了新思路,自提出以來受到國內外學者廣泛研究。本文在深入分析光柵色散型、干涉型等典型光譜測量技術優(yōu)缺點,以及壓縮感知光譜測量技術發(fā)展趨勢的基礎之上,從壓縮感知基本理論出發(fā),設計并研制高性能電光調制器,實現(xiàn)光譜透過率編碼;研究分析壓縮光譜重構方法,并研制基于電光調控透過率編碼的...

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題概述
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 選題的背景及研究意義
    1.2 典型光譜測量技術及儀器系統(tǒng)分類
        1.2.1 色散型光譜測量技術
        1.2.2 干涉型光譜測量技術
        1.2.3 阿達瑪變換光譜測量技術
        1.2.4 其他類型的光譜測量技術
    1.3 基于壓縮感知的光譜測量技術發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本論文的主要研究目標及內容
第二章 壓縮感知基本理論及電光透過率編碼的壓縮光譜測量原理
    2.1 壓縮感知基本理論
        2.1.1 信號稀疏
        2.1.2 測量矩陣
        2.1.3 信號重構
    2.2 基于電光調控透過率編碼的壓縮光譜測量原理
        2.2.1 基于電光調制的透過率調控基本原理
        2.2.2 透過率編碼的壓縮感知光譜測量原理
    2.3 本章小結
第三章 電光透過率調制器設計及其電光系數(shù)色散定標
    3.1 鈮酸鋰橫向電光效應
        3.1.1 偏振光基礎
        3.1.2 電光效應描述
        3.1.3 鈮酸鋰橫向電光效應
    3.2 電光透過率調制器件設計方案
    3.3 電光系數(shù)精確測量及其寬光譜色散定標
        3.3.1 電光系數(shù)精確測量
        3.3.2 電光系數(shù)色散研究及其寬光譜定標
    3.4 本章小結
第四章 透過率編碼非相關選擇及光譜重構方法
    4.1 電光透過率編碼測量矩陣設計
        4.1.1 光譜稀疏基的選擇
        4.1.2 透過率編碼測量矩陣的非相關測量特征選取
        4.1.3 透過率測量矩陣編碼
    4.2 光譜重構方法研究
        4.2.1 匹配追蹤光譜重構
        4.2.2 稀疏度自適應匹配追蹤光譜重構
    4.3 本章小結
第五章 壓縮感知光譜測量系統(tǒng)實現(xiàn)及光譜測量實驗研究
    5.1 壓縮感知光譜測量光學系統(tǒng)設計
        5.1.1 光譜測量光學系統(tǒng)結構設計
        5.1.2 光譜測量系統(tǒng)光學元件選型及光學系統(tǒng)搭建
    5.2 電光調制器驅動控制及信號采集系統(tǒng)硬件電路設計
        5.2.1 電光調制器的驅動控制電路設計
        5.2.2 驅動控制電路測試及驅動電壓標定
        5.2.3 驅動電壓及壓縮感知光譜測量信號采集電路系統(tǒng)設計
    5.3 光譜測量實驗研究
        5.3.1 LED光源光譜測量實驗
        5.3.2 激光光源及熒光燈光譜測量實驗
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 本論文完成的主要研究工作
    6.2 本論文的主要成果及創(chuàng)新點
    6.3 待拓展的研究工作
參考文獻
攻讀博士學位期間獲得的研究成果及參加的科研項目
    一、以第一作者發(fā)表的代表性學術論文
    二、申請或授權發(fā)明專利
    三、主持的科研項目
    四、參與的科研項目
致謝



本文編號：3816225