微型光谱仪及其软件系统的研究

发布时间：2017-06-15 01:03

  本文关键词：微型光谱仪及其软件系统的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微型光谱仪由于其体积小、成本低和使用灵活方便等特点,广泛的应用于众多科研和生产领域,实现工业生产在线控制和在线测量,是光谱仪器一个重要的发展方向。 在此背景下,本课题研究了微型光谱仪基本的光学原理,总结了微型光谱仪光学系统设计和机械结构设计的方法。在此基础上又研究了整体系统的优化设计方法,从而在光学结构、机械结构和软件系统的设计中提高了系统的准确度和合理性,并研制出基于平面光栅的微型光栅光谱仪及配套的软件系统。整体系统性能稳定功能丰富,选用不同型号的光栅可使系统工作波长范围覆盖200～1100nm。经低压汞灯等实际光源测试,得到了成像光谱数据。 本论文着重分析了微型光谱仪软件系统的功能、模块和开发过程。该软件系统由三部分构成:实现微型光谱仪的控制和数据读写功能的USB设备驱动程序;封装微型光谱仪的硬件特性和数据采集功能,给用户提供二次开发支持功能的SMI开发库;实现多种复杂算法对光谱数据进行分析、测试,并提供了友善的人机交互界面的数据分析软件。该软件系统覆盖了从系统驱动程序到应用软件的各个层次。 在软件的开发过程中,本论文先后详细研究了WDM驱动程序原理、USB总线协议和驱动开发技术、SoftICE调试工具、动态链接库(DLL)理论、多线程程序设计和MFC程序设计等内容,采用了模块化的程序设计方法对每个模块进行了深入分解和分析,设计了多个高性能的数据结构和算法,使用VC、DDK、Driver Studio等多种软件开发工具,最终圆满的完成了该软件系统的设计开发工作。该软件系统层次分明、性能稳定、功能丰富,其中USB驱动程序与SMI开发库通信功能与目前市面上的类似产品相比有独创性。
【关键词】：微型光栅光谱仪 交叉非对称Czerny-Turner结构 CCD WDM USB驱动程序 动态链接库(DLL) 多线程 开发库
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH744.1
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-4
• 目录4-7
• 第一章 绪论7-13
• §1.1 光谱仪器的发展历史7-8
• §1.2 国内外发展现状及趋势8-12
• §1.2.1 国外发展现状9-10
• §1.2.2 国内发展状况10-11
• §1.2.3 展望11-12
• §1.3 本课题研究的主要内容12-13
• 第二章 微型光谱仪整体系统设计13-29
• §2.1 微型平面光栅光谱仪光学结构13-19
• §2.1.1 平面光栅分光原理13-15
• §2.1.2 常用平面光栅光谱仪光学结构15-18
• §2.1.3 微型平面光栅光谱仪光学结构的选择18-19
• §2.2 光学系统设计19-24
• §2.2.1 光栅的选择19-20
• §2.2.2 准直镜参数的确定20-21
• §2.2.3 成像镜参数的确定21
• §2.2.4 设计结果的模拟21-24
• §2.3 微型光谱仪机械结构24
• §2.4 整体系统参数24-26
• §2.4.1 物理参数24-25
• §2.4.2 光学平台25
• §2.4.3 光谱参数25
• §2.4.4 探测器详细参数25-26
• §2.4.5 电路参数26
• §2.4.6 计算机配置指标26
• §2.5 系统性能模拟与杂散光分析26-28
• §2.6 本章小结28-29
• 第三章 微型光谱仪驱动程序开发29-48
• §3.1 Windows驱动程序概述29-36
• §3.1.1 Windows系统与驱动程序29-31
• §3.1.2 WDM驱动程序31-35
• §3.1.3 访问用户程序内存方法总结35-36
• §3.2 SoftICE调试工具36-38
• §3.2.1 调试基本步骤37-38
• §3.2.2 常用命令简介38
• §3.3 USB总线协议介绍38-41
• §3.4 微型光谱仪USB驱动程序41-46
• §3.4.1 USB设备卸载通知功能42-44
• §3.4.2 USB读写功能44-45
• §3.4.3 打开USB设备功能45-46
• §3.5 本章小结46-48
• 第四章 SMI开发库48-67
• §4.1 概述48-49
• §4.2 动态链接库(DLL)技术49-50
• §4.2.1 动态链接库(DLL)的优点49
• §4.2.2 DLL的基本理论49
• §4.2.3 DLL实现方式49-50
• §4.2.4 DLL调用方法50
• §4.3 多线程程序设计50-53
• §4.3.1 多线程程序设计的优点51
• §4.3.2 使用线程与线程间通信51-53
• §4.4 开发库功能介绍53-59
• §4.4.1 DoScan模式54-55
• §4.4.2 消息模式55-57
• §4.4.3 回调函数模式57-59
• §4.5 开发库设计59-66
• §4.5.1 总体结构与模块59-60
• §4.5.2 USB控制模块60-62
• §4.5.3 数据处理模块62-63
• §4.5.4 数据传输模块63-65
• §4.5.5 上位机模块65-66
• §4.6 本章小结66-67
• 第五章 数据分析软件67-82
• §5.1 软件总体设计67-68
• §5.1.1 概述67
• §5.1.2 总体设计67-68
• §5.2 软件数据分析功能68-77
• §5.2.1 概述68-69
• §5.2.2 透过率测量69-70
• §5.2.3 吸收率测量70
• §5.2.4 相对辐射分布测量70-71
• §5.2.5 光谱定标算法71-74
• §5.2.6 光谱定标数据结构74-77
• §5.3 丰富的人机交互功能77-81
• §5.3.1 概述77
• §5.3.2 功能77-79
• §5.3.3 美观的图表显示功能79-81
• §5.4 本章小结81-82
• 第六章 系统波长定标和实验结果分析82-86
• §6.1 实验准备工作82
• §6.2 实验结果分析82-85
• §6.3 本章小结85-86
• 第七章 总结与展望86-89
• §7.1 课题总结86-87
• §7.2 展望87-89
• 参考文献89-91
• 致谢91

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1 朱若波;微型光谱仪及其软件系统的研究[D];浙江大学;2006年

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本文编号：450987