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CCD火花直读光谱仪的系统测试

作　者: 刘英明
导　师: 王健
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 火花直读光谱仪原子发射光谱 CCD探测器全息凹面光栅紫外荧光镀膜系统测试
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文详细研究了直读光谱仪研发测试中单元测试、集成测试和系统测试的测试方法与测试理论。以CCD火花直读光谱仪的研发测试为例,对设计的测试方法进行了实验验证。直读光谱仪是目前最为成熟的金属分析仪器,具有分析速度快、准确、探测下限低等特点,而且还可以分析C、P、S等非金属元素,因此在金属分析领域具有不可替代的作用。直读光谱仪的发展主要是对光源的改进,经历了从火焰光源、直流和交流电弧光源、高压和低压火花光源的发展过程。从检测器上又分为以光电倍增管(PMT)为检测器的直读光谱仪和以CCD为检测器的直读光谱仪。以PMT为检测器的直读光谱仪的分光半径大,仪器的体积庞大,并且价格昂贵;而使用CCD为检测器的直读光谱仪具有全谱直读、体积小等特点,具有非常好的市场前景。目前国内对CCD火花直读光谱仪的开发处于刚刚起步的阶段,相关的测试研究也相对滞后。因此对CCD火花直读光谱仪的测试理论与方法的研究具有重大的指导意义。本论文以CCD火花直读光谱仪的研发过程为依托,详细研究了光谱仪中单元测试、集成测试和系统测试的测试方法,并进行了相关的测试实验,发现设计的测试方案可以很好的指导相关的测试工作。以下是本文的主要内容:首先,介绍了国内外直读光谱仪的研究现状,论述了研究直读光谱仪中测试理论与方法的意义。其次,讲述了相关的测试理论以及V模型和W模型的特点。第三,详细分析了直读光谱仪的工作原理和结构特点,提出了直读光谱仪的研发测试方案。第四,研究了单元测试的特点和光谱仪中光学和光电器件的测试方法。并且以此为指导,设计了详细的测试方案,测试了紫外镀膜CCD的光谱响应度和光栅的衍射效率,验证该测试方案的可行性和通用性。第五,研究了集成测试的特点和直读光谱仪中集成测试的方法,以CCD火花直读光谱仪为例论证了测试方法的可行性。第六,研究了系统测试的特点和直读光谱仪中系统测试的方法,以CCD火花直读光谱仪的系统测试为例对测试方法进行了实验验证。最后,对整个论文工作进行了一个总结,并指出了下一步关于CCD直读光谱仪测试研究工作的内容及方向。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-14
  1.1 课题研究的背景  11-12
  1.2 课题研究的意义  12-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
第2章测试理论与测试方法的研究  14-18
  2.1 测试理论  14-15
    2.1.1 测试的作用  14
    2.1.2 测试的分类  14-15
  2.2 测试的V 模型  15-16
  2.3 故障诊断方法的研究  16-17
  2.4 回归测试  17-18
第3章火花直读光谱仪的特点及测试方案的研究  18-28
  3.1 原子发射光谱技术  18-21
    3.1.1 原子发射光谱技术的原理  18-19
    3.1.2 原子发射光谱技术的分析方法  19-21
      3.1.2.1 内标法  19-20
      3.1.2.2 诱导含量法  20-21
  3.2 火花直读光谱仪的结构特点  21-25
    3.2.1 光源  22-23
    3.2.2 分光系统  23-25
    3.2.3 检测器  25
  3.3 火花直读光谱仪的测试方案  25-27
    3.3.1 火花直读光谱仪的测试项目  25-26
    3.3.2 测试方法  26
    3.3.3 测试流程  26
    3.3.4 测试的设计  26
    3.3.5 测试结果的记录  26-27
  3.4 本章小结  27-28
第4章 CCD 火花直读光谱仪的单元测试  28-57
  4.1 单元测试  28-29
    4.1.1 单元测试的特点  28
    4.1.2 单元测试的测试方案  28-29
  4.2 光谱分析仪中光学和光电器件的测试方法  29-33
    4.2.1 光谱分析仪的特点  29-30
    4.2.2 光学和光电器件的测试方法  30-32
    4.2.3 光电探测器响应度的测试方法  32-33
  4.3 紫外镀膜CCD 的测试方案与验证  33-45
    4.3.1 CCD 的工作原理  34-35
    4.3.2 CCD 的性能参数  35-36
    4.3.3 紫外荧光材料的特性  36-38
    4.3.4 紫外镀膜CCD 的测试目的  38-39
    4.3.5 紫外镀膜CCD 的测试方法的实现  39-41
    4.3.6 CCD 火花直读光谱仪中紫外镀膜CCD 光谱响应度测试验证  41-44
    4.3.7 CCD 火花直读光谱仪中紫外镀膜CCD 光谱响应测试验证结果分析  44-45
  4.4 光栅衍射效率的测试方案与验证  45-52
    4.4.1 光栅的结构原理  45-46
    4.4.2 光栅光谱  46-47
    4.4.3 闪耀光栅  47-48
    4.4.4 正弦光栅  48-49
    4.4.5 光栅衍射效率测试方法的实现  49
    4.4.6 CCD 火花直读光谱仪中光栅衍射效率的测试验证  49-52
    4.4.7 CCD 火花直读光谱仪中光栅衍射效率的测试结果分析  52
  4.5 其它光学器件的测试设计与验证  52-56
    4.5.1 氟化镁透镜的透过率测试设计与验证  53-54
    4.5.2 紫外融石英光纤的透过率测试设计与验证  54-56
  4.6 本章小结  56-57
第5章 CCD 火花直读光谱仪的集成测试  57-74
  5.1 集成测试  57-58
    5.1.1 集成测试的特点  57
    5.1.2 集成测试的设计  57-58
  5.2 光谱仪中关键模块和子系统的测试方案  58
  5.3 光源模块的测试  58-62
    5.3.1 直读光谱仪中光源模块的测试方法的实现  59
    5.3.2 CCD 火花直读光谱仪中光源模块的测试验证  59-62
    5.3.3 CCD 火花直读光谱仪中光源模块的测试验证结果分析  62
  5.4 光学系统的测试  62-69
    5.4.1 光谱仪中光学系统分辨率的测试  63-66
      5.4.1.1 光谱仪中光学系统分辨率的测试方法的研究  63-64
      5.4.1.2 CCD 火花直读光谱仪中光学系统分辨率的测试验证与结果分析  64-66
    5.4.2 杂散光测试  66-69
      5.4.2.1 光谱仪中杂散光测试方法的研究  66-67
      5.4.2.2 直读光谱仪中杂散光的测试方法的实现  67-68
      5.4.2.3 CCD 火花直读光谱仪中杂散光测试的验证  68-69
  5.5 光谱仪中数据采集模块的测试  69-73
    5.5.1 数据采集模块的测试方法的实现  70
    5.5.2 CCD 火花直读光谱仪中数据采集模块的测试验证  70-73
    5.5.3 CCD 火花直读光谱仪中数据采集模块测试验证的结果分析  73
  5.6 本章小结  73-74
第6章 CCD 火花直读光谱仪的整机测试  74-85
  6.1 系统测试  74-75
    6.1.1 系统测试的特点  74
    6.1.2 系统测试的设计  74-75
  6.2 光谱仪的系统测试方法  75-78
  6.3 CCD 火花直读光谱仪的整机测试验证  78-84
    6.3.1 CCD 火花直读光谱仪的性能测试方法  78-79
    6.3.2 CCD 火花直读光谱仪的性能测试验证的结果与分析  79-84
  6.4 本章小结  84-85
第7章总结与展望  85-86
  7.1 本文工作总结  85
  7.2 下一步的工作  85-86
致谢  86-87
参考文献  87-90
附录  90

CCD火花直读光谱仪的系统测试

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