基于面陣CCD的微型紫外光譜儀設(shè)計.pdf

1、微型紫外、可見、近紅外寬光譜分析儀器由于其在光譜分析領(lǐng)域的重要性以及近年來儀器微型化方面的迅猛發(fā)展而成為分析儀器領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
　　 本課題在分析微型光譜儀器基本原理的基礎(chǔ)上，選擇濱松公司具有2080×20個像素的紫外面陣CCD作為探測器，采用焦距為98.5mm的對稱Czerny-Turner光學系統(tǒng)制造出寬光譜微型紫外光譜儀樣機，并實際測量了海洋光學DH-2000型光源的氘燈光譜、鹵鎢燈光譜與氘燈、鹵鎢燈混合光譜。

2、>　　 本論文著重分析并設(shè)計了微型紫外光譜儀的電路系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)。
　　 電路系統(tǒng)設(shè)計主要工作有CCD時序驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計、像素信號處理與采集系統(tǒng)設(shè)計、USB2.0(兼容USB1.1)通信系統(tǒng)設(shè)計、電源系統(tǒng)設(shè)計。完成的重要工作有：用Verilog語言完成系統(tǒng)時序設(shè)計并使用Xilinx公司的CPLD芯片實現(xiàn)；使用ADI公司的專業(yè)CCD信號處理芯片實現(xiàn)CCD輸出的模擬信號處理與16位高速AD轉(zhuǎn)換工作；使用Cypress公司68013芯

3、片實現(xiàn)USB通信，設(shè)計固件代碼；使用DC-DC與LDO芯片實現(xiàn)了復雜的多路輸出電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)只需USB口供電；為達到高信噪比，多次修改后最終完成了4層微型PCB板的設(shè)計。
　　 軟件系統(tǒng)設(shè)計完成了光譜儀軟件的DEMO版的開發(fā)，可以兼容微軟公司常用的WIN7、VISTA、XP操作系統(tǒng)。該軟件采用多線程技術(shù)與動態(tài)鏈接庫技術(shù)設(shè)計，可以進行基礎(chǔ)的光譜定標、光譜數(shù)據(jù)測量以及簡單的數(shù)據(jù)處理工作，具有很強的二次開發(fā)功能。
　　 本課

4、題最終設(shè)計完成的光譜儀樣機采用300線對的閃耀光柵，光譜探測范圍為200-1100nm，積分時間分辨率為1μs，范圍10μs-8.4s。此樣機設(shè)計了外觸發(fā)與數(shù)字增益(6×)、數(shù)字基線(±300mV)控制功能，設(shè)計全光譜分辨率不低于2nm，中心波長分辨率1nm，樣機定標完成后，實際測量可清晰分辨576.960nm與579.066nm兩條相差2.1nm的譜線。樣機經(jīng)實驗測量海洋光學DH-2000型光源驗證，擁有優(yōu)秀的紫外響應，達到了設(shè)計要求