微型光谱仪精准波长定标研究及其应用
发布时间：2022-12-22 22:27
光谱仪作为重要的光谱测量仪器,广泛应用于科学研究、环境监测、工业检测等多个领域。然而传统光谱仪由于体积大、价格昂贵等多种因素的影响,往往不能满足要求。随着微电子技术、机械加工等技术的不断发展,光谱仪也朝着微型化、智能化、便捷化的方向发展。波长定标是微型光谱仪使用之前的重要校正过程,校正的精度将直接影响微型光谱仪的使用精度。本文基于微型光谱仪系统研究精准波长定标的方法。首先在阅读了大量前人的研究文献之后,总结了现阶段两种主要的波长定标方法,即基于系统参数的波长定标法和基于多项式拟合的波长定标方法。然后针对多项式拟合的波长定标方法,分析影响波长定标的关键因素,主要包括噪声、带宽、重叠峰三种因素对波长定标的影响。对于噪声现象,对比了Savitzky-Golay平滑滤波和小波去噪方法;对于带宽的影响,研究了三种不同带宽校正的方法;对于重叠峰问题,采用自动寻峰的方法进行处理;最后基于三阶多项式拟合得到波长定标系数。基于上述处理过程,笔者提出了微型光谱仪精准波长定标的方法。此外本文还介绍了微型光谱仪样机硬件系统的研制与配套的软件系统,并且在锂钾测量系统中实际检验了精准波长定标的方法。实验结果验证了...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.3 本论文研究意义及研究内容
1.3.1 论文的研究意义
1.3.2 论文的研究内容
第二章 文献综述
2.1 波长定标的基本概念
2.2 波长定标的文献综述
2.2.1 基于系统参数的波长定标方法
2.2.2 基于多项式拟合的波长定标方法
第三章 影响波长定标的因素分析
3.1 噪声
3.1.1 读出噪声
3.1.2 光电子噪声
3.1.3 暗噪声
3.1.4 固定模式噪声
3.1.5 噪声建模
3.2 仪器带宽
3.3 重叠峰
第四章 精准波长定标方法研究
4.1 噪声去除
4.1.1 去噪评价参数
4.1.2 Savitzky-Golay平滑滤波法
4.1.3 小波降噪法
4.2 带宽校正
4.2.1 Stearns and Stearns法
4.2.2 Differential Operator法
4.2.3 Richardson-Lucy Deconvolution法
4.3 自动寻峰
4.3.1 峰形状确定
4.3.2 寻峰算法
4.4 多项式拟合
4.5 波长定标校正管道技术
第五章 波长定标校正管道的应用——锂钾测量系统
5.1 锂钾测量系统简介
5.2 光谱测量系统
5.2.1 硬件系统
5.2.2 软件系统
5.2.3 定标系统
5.3 系统测试结果
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 后续展望
参考文献
攻读硕士阶段发表的文章与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]微型光谱仪增益及读出噪声的测量方法[J]. 夏果,黄禅,吴骕,金施群,邢金玉. 光学学报. 2017(01)
[2]利用贝叶斯方法提高光谱仪的测量准确度[J]. 董宇航,岑松原. 光子学报. 2013(12)
[3]LIBS/Raman光谱对称零面积变换自动寻峰方法研究[J]. 毕云峰,李颖,郑荣儿. 光谱学与光谱分析. 2013(02)
[4]微型光纤光谱仪的波长定标分析[J]. 武传龙,冯国英,韩旭,姜海涛,欧群飞,王建军,李密. 激光技术. 2012(05)
[5]基于线阵CCD的光谱仪定标研究[J]. 谢印忠,庄松林,张保洲. 仪器仪表学报. 2011(03)
[6]USB3.0体系结构及发展前景[J]. 刘妍秀. 长春大学学报. 2010(10)
[7]光栅光谱仪的整体建模与分析[J]. 杨怀栋,陈科新,黄星月,何庆声,金国藩. 光谱学与光谱分析. 2009(01)
[8]短波红外平场光谱仪的波长定标[J]. 李新,张国伟,寻丽娜,谢萍,洪津,郑小兵. 光学学报. 2008(05)
[9]微型光谱仪的发展[J]. 鞠挥,吴一辉. 微纳电子技术. 2003(01)
[10]微小型光谱仪光谱带宽及象元分辨力的讨论[J]. 陈伟民,胡松,温志渝,吴英,陈刚,黄尚廉. 压电与声光. 2000(03)
博士论文
[1]拉曼光谱数据处理与定性分析技术研究[D]. 姜承志.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]宽波段微型光谱仪设计优化及应用[D]. 夏果.浙江大学 2013
[3]宽波段微型光谱仪设计及其应用系统[D]. 宫兴致.浙江大学 2011
[4]微型光谱仪系统的研究及其应用[D]. 程梁.浙江大学 2008
[5]混合集成微型光纤光谱仪的研究[D]. 陈刚.重庆大学 2002
[6]小波理论及其在图像、信号处理中的算法研究[D]. 赵瑞珍.西安电子科技大学 2001
硕士论文
[1]微型Czerny-Turner光栅光谱仪的光学设计与分析[D]. 吴骕.合肥工业大学 2018
[2]微型光谱仪光谱校正关键技术研究[D]. 黄禅.合肥工业大学 2018
[3]智能微型近红外光纤光谱仪研制[D]. 王俊.复旦大学 2011
[4]微型光谱仪及其软件系统的研究[D]. 朱若波.浙江大学 2006
本文编号：3724167
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.3 本论文研究意义及研究内容
1.3.1 论文的研究意义
1.3.2 论文的研究内容
第二章 文献综述
2.1 波长定标的基本概念
2.2 波长定标的文献综述
2.2.1 基于系统参数的波长定标方法
2.2.2 基于多项式拟合的波长定标方法
第三章 影响波长定标的因素分析
3.1 噪声
3.1.1 读出噪声
3.1.2 光电子噪声
3.1.3 暗噪声
3.1.4 固定模式噪声
3.1.5 噪声建模
3.2 仪器带宽
3.3 重叠峰
第四章 精准波长定标方法研究
4.1 噪声去除
4.1.1 去噪评价参数
4.1.2 Savitzky-Golay平滑滤波法
4.1.3 小波降噪法
4.2 带宽校正
4.2.1 Stearns and Stearns法
4.2.2 Differential Operator法
4.2.3 Richardson-Lucy Deconvolution法
4.3 自动寻峰
4.3.1 峰形状确定
4.3.2 寻峰算法
4.4 多项式拟合
4.5 波长定标校正管道技术
第五章 波长定标校正管道的应用——锂钾测量系统
5.1 锂钾测量系统简介
5.2 光谱测量系统
5.2.1 硬件系统
5.2.2 软件系统
5.2.3 定标系统
5.3 系统测试结果
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 后续展望
参考文献
攻读硕士阶段发表的文章与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]微型光谱仪增益及读出噪声的测量方法[J]. 夏果,黄禅,吴骕,金施群,邢金玉. 光学学报. 2017(01)
[2]利用贝叶斯方法提高光谱仪的测量准确度[J]. 董宇航,岑松原. 光子学报. 2013(12)
[3]LIBS/Raman光谱对称零面积变换自动寻峰方法研究[J]. 毕云峰,李颖,郑荣儿. 光谱学与光谱分析. 2013(02)
[4]微型光纤光谱仪的波长定标分析[J]. 武传龙,冯国英,韩旭,姜海涛,欧群飞,王建军,李密. 激光技术. 2012(05)
[5]基于线阵CCD的光谱仪定标研究[J]. 谢印忠,庄松林,张保洲. 仪器仪表学报. 2011(03)
[6]USB3.0体系结构及发展前景[J]. 刘妍秀. 长春大学学报. 2010(10)
[7]光栅光谱仪的整体建模与分析[J]. 杨怀栋,陈科新,黄星月,何庆声,金国藩. 光谱学与光谱分析. 2009(01)
[8]短波红外平场光谱仪的波长定标[J]. 李新,张国伟,寻丽娜,谢萍,洪津,郑小兵. 光学学报. 2008(05)
[9]微型光谱仪的发展[J]. 鞠挥,吴一辉. 微纳电子技术. 2003(01)
[10]微小型光谱仪光谱带宽及象元分辨力的讨论[J]. 陈伟民,胡松,温志渝,吴英,陈刚,黄尚廉. 压电与声光. 2000(03)
博士论文
[1]拉曼光谱数据处理与定性分析技术研究[D]. 姜承志.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]宽波段微型光谱仪设计优化及应用[D]. 夏果.浙江大学 2013
[3]宽波段微型光谱仪设计及其应用系统[D]. 宫兴致.浙江大学 2011
[4]微型光谱仪系统的研究及其应用[D]. 程梁.浙江大学 2008
[5]混合集成微型光纤光谱仪的研究[D]. 陈刚.重庆大学 2002
[6]小波理论及其在图像、信号处理中的算法研究[D]. 赵瑞珍.西安电子科技大学 2001
硕士论文
[1]微型Czerny-Turner光栅光谱仪的光学设计与分析[D]. 吴骕.合肥工业大学 2018
[2]微型光谱仪光谱校正关键技术研究[D]. 黄禅.合肥工业大学 2018
[3]智能微型近红外光纤光谱仪研制[D]. 王俊.复旦大学 2011
[4]微型光谱仪及其软件系统的研究[D]. 朱若波.浙江大学 2006
本文编号：3724167
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