超高分辨率光谱分析系统信号采集与预处理技术研究

摘要

光谱分析系统作为物质成分分析的重要工具之一，被广泛应用于科学研究、工农业生产等各个领域，信号采集与预处理作为光谱分析系统中不可或缺的一部分，对光谱分析系统的性能有着不容忽视的影响，具有非常重要的研究意义。本论文利用数字信号采集和处理技术及软件工程的理论，在NI-PXI平台上基于LabVIEW软件设计和实现了超高分辨率光谱分析系统的信号采集与预处理软件系统。具体内容如下：
　　（1）研究了测量系统中数据采集和处理技术的发展与应用现状；介绍了通信总线技术的发展现状，对比了不同总线之间性能参数；并对数据采集和处理技术在光谱分析系统中的应用做了调研。
　　（2）分析了超高分辨率光谱分析系统的工作原理和硬件组成；分析了利用Savitzky–Golay算法、傅里叶变换和小波变换等方法进行信号降噪的原理；分析了周期性光信号相对相位值的提取原理。
　　（3）分析了数据采集与预处理软件系统的具体需求，并在 NI-PXI平台上基于LabVIEW软件设计了主从式的系统软件架构；在此基础上设计和实现了信号采集软件模块、信号预处理软件模块、光谱重构软件模块和周期性光信号相对相位提取软件模块。
　　（4）设计实验测试了各软件模块的功能。测试结果表明：利用本论文设计的软件系统可以采集到光谱信号，并能对含噪光谱进行良好的降噪处理，最后成功地重构出了超高分辨率光谱，经验证，光谱分辨率在0.2pm左右；另外，本系统成功地提取出了周期性光信号相对相位信息，经验证，该相位值仍存在一定误差。

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1 绪论

1.1 测量系统中的数据采集与处理技术

1.2 测量系统中的总线技术

1.3 光谱分析系统中的数据采集与预处理

1.4 本论文主要内容

2 超高分辨率光谱分析系统工作原理与硬件组成

2.1 工作原理

2.2 硬件组成

2.3 信号预处理

2.4 本章小结

3 超高分辨率光谱分析系统信号采集与预处理软件设计

3.1 系统软件架构

3.2 信号采集软件模块

3.3 信号预处理软件模块

3.4 光谱信号重构软件模块

3.5 本章小结

4实验结果及分析

4.1超高分辨率光谱采集效果及分析

4.2信号预处理效果及分析

4.3 光谱信号重构效果及分析

4.4 本章小结

5 总结及展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间相关成果