基于MOEMS的微型傅里葉變換光譜儀信號解調(diào)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(shù)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(lǐng)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(tǒng))技術(shù)為儀器的微型化提供了技術(shù)支撐，也使基于MOEMS技術(shù)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(tǒng)采用多級階梯鏡或傾斜反射鏡替代傳統(tǒng)傅里葉變換光譜儀中的掃描鏡，產(chǎn)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(tǒng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性更好、結(jié)構(gòu)緊湊；結(jié)合微鏡陣列翻轉(zhuǎn)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(guān)；干涉強度是利用單點探測器采集，時間相關(guān)。該新型光譜儀結(jié)構(gòu)是空間調(diào)制型和時間調(diào)制型相結(jié)合的。
　　本文首先闡述了新型傅里葉變換光譜儀系統(tǒng)原理，提出了利用多級階梯鏡來替代傳統(tǒng)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(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jié)果表明，空間調(diào)制和時間調(diào)制相結(jié)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(tǒng)主要組成部分和分析了系統(tǒng)性能特點。
　　根據(jù)光譜系統(tǒng)原理，實現(xiàn)硬件電路的總體設(shè)計，具體包括光電檢測放大電路，數(shù)據(jù)采集電路等；其次對傅里葉變換紅外光譜處理技術(shù)、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(tǒng)，完成程序固化調(diào)試，進行了相應的關(guān)鍵電