便携式光谱仪光路及其作物监测应用系统设计

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1、北京工业大学硕士学位论文便携式光谱仪光路及其作物监测应用系统设计姓名：张华申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：徐喆20090501摘要摘要光谱仪是一种重要的光学仪器，广泛应用于科学技术的各个领域。传统的光谱仪结构复杂、体积大，不能做多波长的同时检测，在很多应用领域受到限制。因此，便携式、小型化的光谱仪的研究越来越受到重视，成为了目前光谱仪研制的热点。本文首先回顾了光谱仪的发展历史并分析了目前光谱仪的发展现状和发展趋势，从色散型光谱仪的基本组成和原理入手，介绍了其基本特性：工作光谱范围、色散率、分辨率、光强度及工作

2、效率。然后在理论分析的基础上，根据预定的设计目标，设计出C．T型光学系统和平场凹面全息光栅光学系统两套方案，通过分析和比较，选用了后者。接着，分析了便携式光谱仪的信号特点，在MATLAB中分别采用FFT滤波法、小波阈值法、自适应阈值小波去噪法对含有噪声的光谱信号进行预处理，仿真结果表明：自适应阈值小波去噪法有着优异的去噪能力，非常适合对光谱信号的处理。因此，在便携式光谱仪的电学系统中设计了该预处理算法。最后，采用QT技术编写用户应用程序，实现便携式光谱仪的数据采集、存储、计算和显示的功能；运用QTE(全称QT／Embedded)

3、技术，在宿主机中建立了QTE开发环境，并完成了用户图形界面的移植。关键词光谱仪；光栅；小波变换；QT北京工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTSpectrogramisanimportantopticsapparatus，whichiswidelyusedineveryregionoftechnology．Traditionalspectrogramhascomplexconfiguration，greatvolumeandcan，tbeutilizedindetectingmul-wavelengthsynchronousl

4、y,SOitisrestrictedwithinnalTowlimits．Therefore，thestudyofcellularandsmallervolumespectrogramgetsmoreandmoreattention．First，thepaperreviewsthehistoryofspectrogram，andanalyzesitsactualstateanddeveloptrend．Basedonthebasisconstituteandthetheoryofdispersivespectrogram，the

5、essentialcharacteristicsofitisintroduced：thespectrumranges，dispersivepower,resolution，lightintensityandworkefficiency．Then，accordingtotheanalysisoftheoryandtheprearrangedaims，C—Topticssystemandconcaveholographicrasteropticssystemaredesigned，thelaterofwhichischoiceint

6、hisPaper．Secondly,thetraitofthesignalproducedbycellularspectrogramisanalyzed·TheFFTfiltermethod，waveletthresholdwayandself-adaptingwavethresholdmeansareusedtodealwithspectralsignal．Andtheresultsdemonstrate：self-adaptingwavethresholdmethodhasadvantageofde-noising，espe

7、ciallyisfitt．otreatwithspectralsignal．ThereforethismethodisachievedinthewayofClanguage，andappliedinthespectrometerdesigned．Finally,QTusergraphicslibraryisintroducedtocompiledisplayroutine，whichcancollect，memory,computeanddisplaydata．ThentechnologyQTEisemployedtorepla

8、ntgraphicalinterfaces．Keywordsspectrometer,grating，wavetransform，QT．II．独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的