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基于DMD的微小型近红外光谱仪系统研究

作　者: 莫祥霞
导　师: 温志渝
学　校: 重庆大学
专　业: 光学工程
关键词: DMD 光谱仪近红外单探测器光栅
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 139次
引　用: 1次
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内容摘要

随着光谱仪技术的飞速发展,微小型近红外光谱仪以其体积小、成本低、快速高效、在线检测等特点,成为了现代检测仪器的研究热点。本文提出基于DMD(数字微镜)新原理的微小型近红外光谱仪研究,具有重要理论意义与实际应用价值。论文在分析研究国内外微小型近红外光谱仪发展的基础上,提出一种基于DMD面阵的单探测器微小型近红外光谱仪系统方案;开展了基于DMD的微小型近红外光谱仪分光成像系统的设计与优化、系统结构设计与微结构加工、装调、标定等关键技术研究;研制出基于DMD的微小型近红外光谱仪原理样机,测试结果表明,光谱仪波长范围为1000-1780nm、分辨力小于20nm。论文的主要研究工作是:①在分析国内外微小型近红外光谱仪光学系统的基础上,提出了基于DMD新原理的微小型近红外光谱仪系统方案;②在研究数字微镜的工作原理与特点的基础上,确定了光谱仪的光学系统方案以及相应的光学元器件;采用ZEMAX光学设计软件进行光源和分光成像系统设计及优化,实现了系统的像差校正和光学系统的小型化;③从衍射限制、空间采样率以及光栅谱面等方面进行了系统优化设计,获得狭缝宽度最优值;采用MATLAB数学软件建立DMD的光学模型,进行了仿真与实验,完成了编码误差的校正;④完成了微小型近红外光谱仪的微结构设计与加工、原理样机装调以及波长标定,测试结果表明:波长范围1000-1780nm,光谱分辨力小于20nm。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-7
1 绪论  7-14
  1.1 微型光谱仪研究现状  7-12
  1.2 目的与主要研究内容  12-13
  1.3 本章小结  13-14
2 基于 DMD 的微小型近红外光谱仪系统设计  14-29
  2.1 系统原理  14
  2.2 光学系统方案  14-16
  2.3 分光成像系统设计  16-28
    2.3.1 关键元件  16-19
    2.3.2 光学系统参数设计  19-21
    2.3.3 分光成像系统仿真  21-28
  2.4 本章小结  28-29
3 基于 DMD 的微小型近红外光谱仪系统优化  29-50
  3.1 像差校正  29-36
    3.1.1 双胶合透镜设计  29-30
    3.1.2 双胶合透镜仿真  30-36
  3.2 分辨力优化设计  36-42
    3.2.1 系统分辨力理论分析  36-39
    3.2.2 系统分辨力优化实验  39-42
  3.3 编码误差的校正分析  42-49
    3.3.1 编码误差校正理论  42-45
    3.3.2 编码误差校正实验  45-49
  3.4 本章小结  49-50
4 基于 DMD 的微小型近红外光谱仪原理样机设计及测试  50-62
  4.1 光源系统设计  50-54
    4.1.1 光源模型建立  50-51
    4.1.2 光源系统的仿真  51-54
  4.2 原理样机系统设计及装调  54-57
    4.2.1 第一套方案  54-57
    4.2.2 第二套方案  57
  4.3 原理样机标定及特性测试  57-61
    4.3.1 测试平台  57-59
    4.3.2 测试结果  59-61
  4.4 本章小结  61-62
5 总结与展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录  67
  A. 作者在读硕士学位期间发表的论文目录  67
  B. 作者在攻读硕士学位期间参与申请专利  67
  C. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目  67

基于DMD的微小型近红外光谱仪系统研究

内容摘要

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