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基于PbSe线阵的高速红外光谱仪的设计
资料介绍
红外光谱仪与国民生活、科学研究、工业生产等很多领域都有着密切的联系,是一类非常重要的分析仪器。在物质的成分、结构测试方面发挥着重要的作用,相对于其他物理或化学的方法其具有快速、无损、需要样品少等优点。但其在动态性能、测量波段范围等方面红外光谱仪领域依然有待改进,本文主要就是为了解决这一问题,旨在研发一款高速的、较宽波段的高速红外光谱仪。
本文根据光谱仪的基本原理,选用闪耀光栅作为分光元件,采用垂直对称式Ebert-Fastie结构,选择New Infrared Technologies公司的256元非制冷型PbSe线阵作为探测器。整个系统包括硬件与软件两个部分,硬件部分又可分为光路与电路。被测光束通过狭缝,经调制盘调制成一定频率的交变光源信号,进入光学系统经准直、分光、成像最终投射到探测器阵列上。探测器通过单片机控制的半导体制冷片使之处于恒定温度,探测器输出的电流信号经前置放大、选频电路、电压放大电路进入USB总线数据A/D采集卡,采集卡通过PC104最终将光谱信号传输至远端PC机。软件部分包括在51单片机上运行的嵌入式程序和在PC104与PC机上运行的LabVIEW编写的程序。单片机程序主要完成探测器温度的控制、探测器偏置的选择以及发出采集卡同步信号。LabVIEW主要编写A/D的数据采集、数据处理、数据传输以及显示和存储程序。本文对光谱仪的标定进行了细致的研究,选用了几款不同波长的激光器来获得标定数据,最终通过最小二乘法对光谱仪的波长进行了标定,实现了对红外光谱的高速测试。
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