基于DMD的微小型近红外光谱仪系统研究

摘要

随着光谱仪技术的飞速发展，微小型近红外光谱仪以其体积小、成本低、快速高效、在线检测等特点，成为了现代检测仪器的研究热点。本文提出基于DMD(数字微镜)新原理的微小型近红外光谱仪研究，具有重要理论意义与实际应用价值。
　　论文在分析研究国内外微小型近红外光谱仪发展的基础上，提出一种基于DMD面阵的单探测器微小型近红外光谱仪系统方案；开展了基于DMD的微小型近红外光谱仪分光成像系统的设计与优化、系统结构设计与微结构加工、装调、标定等关键技术研究；研制出基于DMD的微小型近红外光谱仪原理样机，测试结果表明，光谱仪波长范围为1000-1780nm、分辨力小于20nm。论文的主要研究工作是：
　　①在分析国内外微小型近红外光谱仪光学系统的基础上，提出了基于DMD新原理的微小型近红外光谱仪系统方案；
　　②在研究数字微镜的工作原理与特点的基础上，确定了光谱仪的光学系统方案以及相应的光学元器件；采用ZEMAX光学设计软件进行光源和分光成像系统设计及优化，实现了系统的像差校正和光学系统的小型化；
　　③从衍射限制、空间采样率以及光栅谱面等方面进行了系统优化设计，获得狭缝宽度最优值；采用MATLAB数学软件建立DMD的光学模型，进行了仿真与实验，完成了编码误差的校正；
　　④完成了微小型近红外光谱仪的微结构设计与加工、原理样机装调以及波长标定，测试结果表明：波长范围1000-1780nm，光谱分辨力小于20nm。

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英文摘要

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1 绪 论

1.1 微型光谱仪研究现状

1.2 目的与主要研究内容

1.3 本章小结

2 基于DMD的微小型近红外光谱仪系统设计

2.1 系统原理

2.2 光学系统方案

2.3 分光成像系统设计

2.4 本章小结

3 基于DMD的微小型近红外光谱仪系统优化

3.1 像差校正

3.2 分辨力优化设计

3.3 编码误差的校正分析

3.4 本章小结

4 基于DMD的微小型近红外光谱仪原理样机设计及测试

4.1 光源系统设计

4.2 原理样机系统设计及装调

4.3 原理样机标定及特性测试

4.4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

附 录