一種低成本便攜式光譜儀設計

1、一種低成本便攜式光譜儀設計摘要：本文提出了一種利用光盤與ccd技術制作低成本便攜式光譜儀的方法。關鍵詞：便攜式光譜儀；光盤；ccd中圖分類號：th744. 11物理背景光譜儀已經(jīng)朝著小型化、便攜化的方向迅速發(fā)展起來， 使其擺脫了實驗室的約束，進入到一些生產(chǎn)現(xiàn)場和在線測量 中。早期光譜儀便攜化只是通過制造手段將各個部件尺寸減 小，制作成本高昂，沒有從根本上達到結構簡單化的目的。國外對便攜式光譜儀的研究起步較早，目前已經(jīng)出現(xiàn)許 多商業(yè)化的便攜式光譜儀。國內(nèi)便攜式光譜儀研究相對較 晚，目前正在追趕國際先進水平。但是整體看來，便攜式光 譜儀造價非常昂貴，一般都達到幾十萬元人民幣，不利于其 應用。2工作

2、原理光譜儀中分光器件有棱鏡和光柵二種，光柵與棱鏡比較 具有一系列優(yōu)點。所以光柵在光譜儀中應用廣泛。光柵的性 能也就越好。這就對制作狹縫有很高的要求。例如，光柵刻 劃室溫度保持在0.01-0. 0313變化范圍，刻劃機工作臺水平 振動不超過1-3微米。制作光柵的成本因此變得極高。根據(jù)光柵衍射的原理，光柵方程為dsin 0 =j入，入射光 中包含幾種不同的波長的復色光。除了零級以外，各級主最 大的位置各部相同，因此將看到在衍射圖樣中有幾組顏色不 同的譜線分別對應不同的波長。通常在光柵光譜儀中，光柵 的色分辨本領為p=n入，對于給定的某一級（j）光譜，波長 相差a入的兩譜線間的a 0反比于光柵常數(shù)d

3、,即正比于光柵密度1/d.狹縫越密，光譜展得越開。因此我們選擇了光盤，光盤的刻道其實是一種反射光柵的應用。其刻道之間非常緊密，普通的光盤的軌道密度大約 在1200/mm,與光譜光柵常數(shù)相近，滿足制作低成本光譜儀 的要求。用光盤作為光柵是反射光柵，所以經(jīng)過試驗選取了 光盤與入射光的最適宜的角度便于反射出光。3技術分析 3. 1制作的基本思路（1）取一長方體匣子，并在前端開一平行于長方體表 面狹縫，狹縫的寬度足夠小。由于這樣的狹縫相當細，因此, 我們可以選取一較硬的薄片附加在紙盒縫上。（2）將光碟放在紙盒的中偏后部，且與狹縫平行，與紙盒表面成63度角（如下圖）。（在切割光碟取樣品時，不要將光碟的金

4、屬膜損壞）由于狹縫較窄，有可能入射光的光強不足，導致現(xiàn)象不明顯或者無現(xiàn)象。因此，3.3光路設 計原理在光路設計的過程中，我們省略了準直鏡與物鏡等光學器件。而是直接用透鏡和濾光片代替。這種方法省去了光路 精細調(diào)節(jié)的麻煩，同時可以使光譜儀體積大幅度縮小。其中 我們選取狹縫寬度為0.5mm,光柵采用反射光柵，即用光盤 代替。光柵刻線1200g/mm,效率和分辨率都較好。ccd有效 長度為 25mmo (1045nm-795nm) /0. 2nm=1250,水平像素 1250 以上可以滿足要求。3.4計算機處理及能達到的效果。(1)以下是我們的圖像處理編程的關鍵性語句(定時 器編程)private sub timerl_timer ()avcapturel. takepicturetofile “f： abc bmp” picturel. picture二loadpicture (" f： abc.bmp"