二维紫外光谱仪的探测单元设计研究

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1、二维紫外光谱仪的探测单元设计研究ResearchofTwo-dimensionalUVSpectrometer’sDetectionUnitDesigning学科专业：光学工程研究生：邓超指导教师：黄战华教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一二年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做

2、的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要光谱探测单元作为二维紫外光谱仪的两大组成部分之一，在光谱仪中起着至

3、关重要的作用。本课题目的是根据项目组研发的二维紫外光谱仪需要，设计光谱探测单元总体方案，并且开发出实际应用系统。本文分析了二维紫外光谱仪的原理，根据光谱探测的特点和实际需求，对探测器进行了选型。在已选探测器基础上本论文设计了探测单元的总体方案，并根据光谱探测的特点，提出一种CCD信号的采集方法——时序相关双采样。本论文主要完成的工作有：（1）设计了光谱探测单元的总体方案：设计的总体方案分为两个部分：硬件电路部分和上位机软件部分。上位机软件负责发送命令和数据处理，硬件电路负责驱动探测器并进行信号采集和传输。（2

4、）完成了硬件电路的设计和调试：硬件电路主要包括CCD驱动时序模块、CCD信号预处理模块、CCD信号采集模块和数据传输模块。在信号采集模块，采用了时序相关双采样方法。根据光谱信号采集要求精度高和动态范围大的特点，采用了时序相关双采样的方法对CCD输出信号进行采集。（3）完成了上位机软件设计：上位机软件的主要功能包括：发送控制命令、接收数据、数据处理、成像和图像处理。（4）在不同光源条件下进行了多次实验，并分析结果：分别在钠灯、汞氩灯和白光光源下进行实验，测得正确光谱图，并对光谱数据进行分析。关键词：二维紫外光谱

5、仪，光谱探测，时序相关双采样，数据处理ABSTRACTSpectraldetectionunitasacorepartofthetwo-dimensionalultravioletspectrometer,playsavitalroleinthespectrometer.Thepurposeofthissubjectistodesignspectrumdetectionschemeaccordingtotheneedsoftheprojectteamdevelopedatwo-dimensionalultra

6、violetspectrometeranddeveloppracticalapplicationsforspectralprobeexperiments.Thispaperanalyzedtheprincipleofthetwo-dimensionalultravioletspectrometer,andaccordingtothecharacteristicsofthespectrumdetection,selecteddetectors.Onthisbasis,theoveralldetectionsch

7、emewasdesigned.Accordingtothecharacteristicsofspectrumdetection,aCCDsignalsamplingmethodwaspresented——timingcorrelateddoublesampling.Themainworksofthispaperincludes:(1)Designedthespectrumdetectionunitscheme:Detectionunitschemeisdividedintotwoparts:thehardwa

8、recircuitpartandPCsoftware.ThePCsoftwareisresponsibleforsendingcommandanddataprocessing.Thehardwarecircuitsareusedfordrivingthedetectoranddatacollectionandtransmission.(2)Finishedthehardwaredesignandde