基于MEMS微镜的小型化傅里叶变换红外光谱探测系统研究

更新时间：2020-03-27 14:43:24 大小：9M 上传用户：守着阳光1985 查看TA发布的资源 标签：mems 红外光谱探测系统 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

食品安全问题频发给人们的身心健康造成了严重危害,从民众到政府都亟待一套高效的食品安全管理体系。以先进的检测技术对食品质量进行准确检测并结合完善的法律规范惩治违法行为是防治食品安全问题的理想途径。因此,能够实现食品问题快速检测的便携式分析仪器成为杜绝食品安全问题的重要保障。

红外光谱技术是一种广泛应用于物质检测和分析的技术,在食品安全检测中具有无可比拟的优势。作为红外光谱分析的主流仪器,傅里叶变换红外光谱仪因其具有高分辨率、高信噪比和高稳定性而受到人们的青睐。然而,食品安全问题的复杂性要求分析仪器能够实现物质的现场快速检测,目前商用的傅里叶变换红外光谱仪普遍存在体积大、抗震性差和便携性差的问题,难以在要求现场快速检测的食品安全问题的解决中发挥作用。为适应食品安全分析的市场需求,本文致力于研制一种能够应用于现场快速检测的便携式傅里叶变换红外光谱探测系统。

MEMS技术的成熟为分析仪器的小型化提供了契机,商用的MEMS微镜成本低、性能稳定。本文利用MEMS微镜的光学开关特性提出了基于MEMS微镜的小型化傅里叶变换红外光谱探测系统。该系统将MEMS微镜同改进的迈克尔逊干涉仪相结合,摒弃了传统傅里叶变换光谱仪中的动镜系统。论文建立了基于MEMS微镜的傅里叶变换红外光谱探测系统的理论模型,验证了其理论可行性并分析了该系统的主要特征参数,建立了阿达玛变换同该系统相结合的理论模型。在理论分析的基础上完成了系统的光学系统设计及实验,搭建了系统的软硬件系统并进行了基本性能测试。最后进行了光谱探测系统性能测试实验和物质光谱探测实验,验证了系统的可实现性和在物质分析领域的应用前景。本文的主要研究内容包括:

1)基于MEMS微镜技术提出了新型的小型化傅里叶变换红外光谱探测系统的实现方案。分析了该系统下傅里叶变换光谱探测的基本原理并得到了光谱复原的理论公式;对干涉仪倾斜臂的倾角容限进行了理论分析,通过在系统分辨率和调制度误差间取平衡,得到了干涉仪倾斜臂的倾角容限范围。

2)利用标量衍射理论和矢量衍射理论分别在近红外和中红外波段对MEMS微镜衍射效应进行了分析,探讨了衍射效应对干涉光强探测的影响。分析结果表明:在近红外和中红外波段,衍射光强绝大部分集中于零级衍射,因此在进行...