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傅立叶变换红外光谱仪信号检测与伺服控制系统设计
资料介绍
傅立叶变换红外(以下简称FTIR)光谱方法是利用干涉图和光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图并对干涉图进行傅立叶积分变换的方法来测定和研究光谱图。由于其多通道、高通量、高信噪比和高分辨率等优点，FTIR光谱仪已经成为物质定性鉴别和定量分析中应用最为广泛的仪器。为此，我们自主研制了FTIR光谱仪，为进一步将FTIR光谱方法应用于环境与污染气体监测提供技术支持和硬件保障。
本文主要设计FTIR光谱仪的信号检测系统和伺服控制系统。通过分析FTIR光谱仪的基本原理和系统结构，并调研相关文献，本文确定了基于电压型前置放大电路和过零比较电路的激光干涉信号检测系统、基于带电阻反馈的跨导放大电路和峰值保持比较电路的白光干涉信号检测系统以及基于低噪声前置放大电路和手动增益调节电路的红外干涉信号检测系统。白光干涉信号检测系统可以准确检测出零光程差位置所对应的激光干涉脉冲，实现精确的位置定位；红外干涉信号检测系统可以有效检测红外干涉信号，并具有增益调节功能。
此外本文还确定了基于单片机和DA转换芯片的伺服控制系统。该伺服控制系统在激光和白光辅助干涉仪的配合下，采用单片机作为误差测量系统，在单片机内部实现PID算法控制，并通过DA转换芯片控制功率放大电路来驱动音圈电机，实现对干涉仪的控制。速度控制精度达0.02％，大大提高了红外吸收光谱的信噪比，满足光谱仪对干涉仪的运动要求。
最后本文还编写了部分AD采集程序，通过采集激光干涉信号和白光干涉信号并对其进行分析，验证该系统具有较好的稳定性和可靠性。
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