基于CCD的光譜光強(qiáng)在線檢測技術(shù)的研究.pdf

1、CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合器件）線陣傳感器因?yàn)槟茉谝淮纹毓鈺r(shí)間內(nèi)探測一定波長范圍內(nèi)的所有譜線，因而在現(xiàn)代光譜測量技術(shù)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。國外許多公司已經(jīng)研制出基于CCD的光譜光強(qiáng)在線檢測系統(tǒng)，并且廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)、化學(xué)、繪畫、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，但國內(nèi)基于CCD光譜光強(qiáng)的在線檢測技術(shù)發(fā)展緩慢，主要是由于生產(chǎn)工藝限制和檢測技術(shù)落后，導(dǎo)致產(chǎn)品精度低，實(shí)時(shí)性差，可靠性下降。本論文對CCD的光譜光強(qiáng)在

2、線檢測技術(shù)做了詳盡的分析與研究，內(nèi)容分為兩部分。 第一部分開發(fā)和設(shè)計(jì)了一個(gè)用于光譜測量的高靈敏度、高分辨率、基于USB2．0高速實(shí)時(shí)傳輸?shù)木€陣CCD光譜光強(qiáng)信號采集系統(tǒng)。針對光譜測量的需要，選擇了適于光譜測量的線陣CCD器件。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)了利用減除背景噪聲的方法可以大大擴(kuò)展CCD器件的有效動(dòng)態(tài)范圍。根據(jù)CCD器件實(shí)際可獲得的有效動(dòng)態(tài)范圍，給出了確定A/D轉(zhuǎn)換器件分辨率的依據(jù)。采用USB2．0接口器件和無外部緩沖存儲器結(jié)構(gòu)，

3、實(shí)現(xiàn)了光譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。 第二部分以光學(xué)薄膜寬光譜在線監(jiān)控為應(yīng)用背景，研究利用數(shù)字信號處理技術(shù)去除所采集到光譜信號的噪聲。光譜波長范圍在400～800nm，根據(jù)雜散光產(chǎn)生隨機(jī)噪聲的特點(diǎn)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT（快速傅立葉變換）、Savitzky-Golay、Boxcar以及小波變換的濾波處理，并比較幾種方法的實(shí)際效果。結(jié)果表明，根據(jù)信號與隨機(jī)噪聲在小波變換下各尺度不同，設(shè)計(jì)小波閾值優(yōu)化方法，同時(shí)減小拒真概率和虛報(bào)概率，在有效