资源描述：
《宽光谱高分辨率二维光谱信号探测系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、宽光谱高分辨率二维光谱信号探测系统设计Detectionsystemforhigh-resolutionandbroadband-2Dspectrogram学科专业：光学工程研究生：吴瑞指导教师：黄战华教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘要物质的目标特性等精细化识别中，要求光谱仪具有高分辨率和宽光谱工作范围。宽光谱高分辨率光路对探测系统的灵敏度、分辨率、动态范围、信噪比等提出了更高的要求，一般的探测系统无法满足。本文针对宽光谱范围高分辨率的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路对二维光谱的探测需求，分析了探测器
2、与光路系统的匹配关系，设计了具有高灵敏度、低噪声等特点的二维光谱探测系统。本论文主要完成了以下工作：（1）根据光谱的探测需求，完成了光谱信号探测系统的总体方案设计：包括总体探测器的选型原则、单元功能设计、主要技术参数、光学系统的匹配要求等。（2）完成了探测系统硬件设计与调试：硬件电路系统主要包括主控单元、探测器驱动单元、信号处理单元、数据存储单元以及数据传输单元等主要模块。在信号处理单元，为了消除噪声，本文提出了时序相关双采样方法，该方法具有精度高、动态范围大等的优点。（3）完成了探测系统软件设计与调试：探测系统的软件
3、包括上位机软件和下位机软件，两者相互配合，实现了人机交互控制。上位机软件是在VisualStudio平台上开发的，主要功能有：发送控制命令、接收处理数据、存储数据、成像以及图像处理等。下位机软件是在USB固件编程框架的基础上完成的，其主要作用是接收上位机的控制命令并执行，达到控制硬件电路系统的目的。（4）根据二维谱图产生原理，完成了一种谱图标定算法：CCD探测到的谱图与理想谱图在位置和强度上有所偏差，本文提出了谱图标定算法，并完成了标定软件的编写。（5）进行实验，并分析结果：在白光和Hg光条件下分别进行实验，对测得的谱
4、图进行分析与标定。实验结果表明，探测系统能够正确采集光谱图像。对实验数据进行分析，标定算法的-5精确度达到10数量级。关键词：宽光谱高分辨率二维光谱探测系统谱图标定ABSTRACTSpectrometerwithbroadbandandhighresolutionisrequiredindistinguishingfineobjectives.Opticallightpathwithbroadbandandhighresolutionhashighdemandfordetectingsystemsinsensitivi
5、ty,resolution,dynamicrange,signal-noiseratioandsoon,socommondetectingsystemscan’tmeetthedemands.Basedonthedemandsofechelle-prismcross-dispersiontodetectthehigh-resolutionandbroadband-2Dspectrogram,therelationbetweenthedetectorandtheopticalsystemisanalyzed,thedes
6、ignmethodofdetectingtheareaspectrogramisgiven,andthe2Dspectrogramdetectionsystemwithhigh-resolutionandlownoiseisdesignedinthisthesis.Thefollowingworkhasbeencompletedinthisthesis:(1)Basedonthedetectingdemands,thewholeplanWhenchoosingdetectors,themainparameters,su
7、chasspectralresponse,resolutionofthedetectorandthesizeofthepixel,shouldbeconsidered.(2)Designofhardwareofthedetectingsystemsanddebuggingarecompleted.Thehardwaresystemmainlyincludesamaincontrolunit,adetectordriveunit,asignalprocessingunit,adatastoringunitandadata
8、transmissionunit.Inthesignalprocessingunit,timingcorrelateddoublesamplingmethodisusedtoeliminatenoise.Thismethodfeatureshighprecision,widedynamicrange,etc.(3)Designof
