光谱数据采集与处理技术研究

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1、IlIllInlIIIlllIlllllIlllIllIIIY2519390ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’SDegreeStudyontheSpectralDataAcquisitionandProcessingTechnologyByZhangJunSupervisorSunJieDecember2013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，也不包含为获得墨

2、盗墨墨太鲎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的任何贡献均己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：弓认彳立签字日期："zJI1年3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理工大鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工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本和电子文件。(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：沙{凌导师签名：留易签字日期：伽＼q年3月?日签字日期：7

3、_．otW年3月≥日摘要光谱分析作为现代分析测试中最为常见的一种技术手段，能够以很少的样品损耗提供较全面的物质特征信息，因而在冶金矿业、地质地貌、工业机械、石油化工、医药安全、卫生质检等领域中一直发挥着重要作用。本文在介绍光谱分析仪器基本原理和发展历史的基础上，依托课题项目自主设计的荧光分光光度计平台，通过研究微弱荧光的采集与数据处理方法，并根据实际使用需求，设计了光谱分析软件的整体框架及各模块功能。全文详细介绍了光谱分析仪器硬件平台的设计，包括嵌入式芯片及相嵌入式操作系统的选取、各通讯接口的设计、信号调理电路的设计、数模转换电路的设计，以及光谱分析仪器各功能的实现方案

4、。对本项目所使用到的凹面衍射光栅成像系统的像差进行分析，并利用Zemax软件计算、模拟、完善本项目所使用光学系统。同时，也分析了在光谱数据测量过程中可能产生误差的各种情况，并从电路噪声、光学像差、机械误差三个方面提出了相应的解决方案。利用嵌入式系统的网络开发组件，搭建了基于精简TCP／IP协议的数据传输系统，编写了相应的Web页面，实现了网络数据传输功能。最后，使用Delphi7．0作为开发工具，编写了PC机端光谱数据处理与分析软件，包括了机电控制、文件操作、数据处理和用户管理四个部分，简洁易用，具有良好的交互性。整体系统的工作波长范围覆盖200．700rim，选用凹面

5、衍射光栅成像系统，配合编写的光谱分析软件可实现光谱谱图多种扫描模式的采集任务，经过光谱处理后的采集结果可用作准确的定性、定量分析，达到了预期的设计要求。关键词：光谱分析仪器光学设计网络数据传输光谱分析软件AbstractSpectralanalysisISoneofthemostwidelyusedandpowerfulfunctionalmodemanalysisandtestingtechnology．Asprovidingcomprehensivesubstanceinformationwithminimalsampleloss，ithasalwaysplayed

6、animportantpartinthefieldofminingindustry，geologyandgeomorphology，industrialmachinery，petrochemicalindustry，evenmedicinesecurity．Thispaperintroducesthebasicprinciplesofspectroscopyinstrumentsandthehistoryofthefoundation，havingadetailedresearchofweakfluorescenceacquisitionanddataprocessin

7、gmethodbytheindependentdesignfluorescencespectrophotometer，andaccordingtotheactualneeds，designaspectralanalysissoftwaretheoverallframeworkofeachmodulefunctions．Thefirstpartofthispaperdescribesthedesignofthehardwareplatformspectroscopyinstruments，includingembeddedchipsande