多通道快速光譜解析系統(tǒng).pdf

1、光譜分析測試技術(shù)和光譜儀器的應(yīng)用非常廣泛，在物理化學(xué)基礎(chǔ)理論研究、天文觀測、礦產(chǎn)資源勘測和工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量分析等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，其要求也越來越高，傳統(tǒng)光譜儀的速度和精度已不能滿足現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展的要求。 同時，隨著PC機(jī)的廣泛使用，配置越來越高，功能越來越強(qiáng)，價格也越來越便宜；USB接口技術(shù)逐漸成熟，從低速、全速到現(xiàn)在的高速傳輸，其方便、高速、簡單、擴(kuò)展好等特點(diǎn)為大家所認(rèn)同，幾乎現(xiàn)在所有主板都帶USB口。另外51

2、單片機(jī)技術(shù)也已經(jīng)成熟，憑借其使用簡單，價格便宜的優(yōu)勢，在嵌入式開發(fā)中占了一席之地。 基于以上現(xiàn)狀，針對現(xiàn)在高精度、高速度的光譜測量要求，本文提出了一種基于USB2.0接口技術(shù)，利用CCD成像，通過USB高速總線接口的快速高精度光譜分析系統(tǒng)。文中從三大塊(測量原理分析、數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)的設(shè)計、主機(jī)PC軟件)對系統(tǒng)作了詳細(xì)的介紹。 文中首先分析了光譜解析系統(tǒng)的工作原理，詳細(xì)介紹了凹面光柵的分光過程。光線經(jīng)過分光后聚焦成像到C

3、CD上，文中推導(dǎo)出了CCD象素與光譜波長之間的理論公式，并采用最小二乘多次函數(shù)來擬合波長-象素曲線。 其次，文中詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。針對本系統(tǒng)的速度、精度等要求，并了解比較了市場上的MCU、AD芯片狀況，選擇了適于本系統(tǒng)并能簡化開發(fā)周期的芯片。根據(jù)其特點(diǎn)，文中詳細(xì)介紹了硬件系統(tǒng)連接和固件驅(qū)動編程的實(shí)現(xiàn)過程。 之后的PC軟件的處理也是相當(dāng)重要的部分，包括數(shù)據(jù)的控制讀取，數(shù)據(jù)的濾波去噪，利用改進(jìn)的一階差分算