基于MOEMS的微型傅里葉變換光譜儀信號解調研究.pdf

1、近年來，食品安全問題頻發(fā)，亟需發(fā)展一種微型便攜、成本低廉、在線快速的食品安全檢測儀器。傅里葉變換光譜儀，作為光譜檢測家族中重要一員，具有多通道、輻射通量大、雜散光低、波數準確、精度高等優(yōu)點，不僅能夠獲得全波段光譜，而且在紅外波段的微弱輻射信號檢測優(yōu)勢獨顯，在食品安全檢測領域具有廣闊的應用前景。便攜微型化是近年來光譜儀發(fā)展的趨勢，但同時也要控制儀器成本。MOEMS(Micro-opto-electro-mechanical System，

2、微光機電系統)技術為儀器的微型化提供了技術支撐，也使基于MOEMS技術的微型傅里葉變換光譜儀得以發(fā)展并成為研究熱點。
　　本文提出一種基于可編程微鏡陣列的新型傅里葉變換光譜儀，該光譜儀系統采用多級階梯鏡或傾斜反射鏡替代傳統傅里葉變換光譜儀中的掃描鏡，產生連續(xù)光程差，獲得穩(wěn)定干涉條紋，摒棄了復雜的掃描鏡控制系統，使系統的穩(wěn)定性更好、結構緊湊；結合微鏡陣列翻轉和單點探測器采集干涉光強，能降低儀器成本。干涉條紋的生成是無需掃描鏡，空間相

3、關；干涉強度是利用單點探測器采集，時間相關。該新型光譜儀結構是空間調制型和時間調制型相結合的。
　　本文首先闡述了新型傅里葉變換光譜儀系統原理，提出了利用多級階梯鏡來替代傳統掃描鏡的思想，進行了理論演繹；考慮到階梯鏡的加工難度，文中確定傾斜反射鏡替代掃描鏡，建立對應的理論干涉模型，進而分析了傾斜反射鏡替代階梯鏡時的系統結構原理，進行了仿真驗證，并對傾斜反射鏡的傾角容限范圍進行了分析；結果表明，空間調制和時間調制相結合的新型傅里葉變

4、換光譜儀，在近紅外區(qū)域，反射鏡傾角理論最大值為0.52°，波長分辨率達到8nm；在可見光區(qū)域，反射鏡傾角理論最大值約0.183°，波長分辨率達到3nm；最后概要介紹了系統主要組成部分和分析了系統性能特點。
　　根據光譜系統原理，實現硬件電路的總體設計，具體包括光電檢測放大電路，數據采集電路等；其次對傅里葉變換紅外光譜處理技術、定量模型、模型傳遞算法進行介紹，并進行了實驗驗證；最后搭建了實驗系統，完成程序固化調試，進行了相應的關鍵電