基于STM32的近红外拉曼光谱仪研究

发布时间：2022-08-07 14:59

　　拉曼光谱是一种关于分子散射的光谱,光子通过与分子相互作用产生的拉曼偏移来表示分子的结构或者成分组成。每一种物质都有独一无二的拉曼光谱,在条件一定的情况下,它的强度与物质的浓度成正比,由此可以通过对物质的拉曼光谱测量以得到物质的种类,浓度的判别。由于激光技术、计算机技术等快速发展,拉曼光谱技术得到飞速发展,其应用范围不再局限于理论研究,而在实际应用领域获得了突破性的进展,从生物医学、考古、环保乃至安检、贸易和司法等各个领域。拉曼光谱分析技术是一种非破坏性的、非接触性的一项技术,只需少量的样品,而且不需要事先预处理,就可得到清晰明显的光谱信号,因此利用拉曼光谱仪去检测酒精、汽油等危险品时,既安全,又可以快速检测出危险品。因此,本文设计了一套基于STM32的近红外拉曼光谱仪,可以快速安全检测出危险品。本文的主要工作内容如下:（1）研究了拉曼光谱仪涉及的基本原理和相关技术,包括拉曼散射原理、光电传感器原理、蓝牙通信技术以及数据处理与定性分析的相关技术。（2）依据功能需求,将拉曼光谱仪分为三部分,分别为光谱数据采集模块、光谱数据传输模块和光谱数据处理模块,对各个模块做硬件软件设计。硬件部分设计主... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的研究内容和组织结构
第二章 基本原理及相关技术
    2.1 拉曼光谱的基本原理
        2.1.1 拉曼散射和瑞利散射
        2.1.2 拉曼散射的解释
    2.2 拉曼光谱仪的光源选择
    2.3 光电传感器
        2.3.1 光电传感器原理
        2.3.2 CCD与 CMOS传感器比较
    2.4 蓝牙通信技术
    2.5 拉曼光谱仪数据处理与定性分析的相关技术
        2.5.1 拉曼光谱质量评价方法
        2.5.2 拉曼光谱数据处理技术
        2.5.3 拉曼光谱谱峰识别技术
        2.5.4 拉曼光谱判别分析技术
    2.6 开发环境(MDK-ARM)
    2.7 本章小结
第三章 拉曼光谱仪设计方案
    3.1 拉曼光谱仪工作原理及基本结构
    3.2 功能需求分析
    3.3 硬件总体方案设计
        3.3.1 处理器
        3.3.2 图像传感器
        3.3.3 蓝牙模块
        3.3.4 外部FLASH
    3.4 软件总体方案设计
        3.4.1 下位机软件设计
        3.4.2 上位机软件设计
    3.5 拉曼光谱仪整体框架设计
    3.6 本章小结
第四章 光谱仪硬件设计
    4.1 概述
    4.2 处理器电路设计
    4.3 CMOS驱动电路设计
    4.4 蓝牙模块电路设计
    4.5 外接FLASH电路设计
    4.6 调试接口电路设计
    4.7 本章小结
第五章 光谱仪下位机软件设计
    5.1 CMOS驱动程序
        5.1.1 CMOS时钟产生程序
        5.1.2 AD采集数据程序
    5.2 数据传输程序
    5.3 外部FLASH读写程序
    5.4 本章小结
第六章 数据处理与定性分析的相关算法
    6.1 拉曼光谱质量评价方法
    6.2 拉曼光谱数据处理技术
        6.2.1 去尖峰
        6.2.2 去噪声
        6.2.3 去基线
    6.3 拉曼光谱谱峰识别技术
    6.4 拉曼光谱判别分析技术
    6.5 本章小结
第七章 光谱仪标定与测试
    7.1 波长定标
    7.2 测试验证
        7.2.1 CMOS时序验证
        7.2.2 样品检测
    7.3 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 发明专利
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本文编号：3670530