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光谱分析技术和光谱分析仪器有非常广泛的应用,工业技术的不断发展对光谱分析仪器提出了更高的要求,传统的光谱分析仪器在数据处理速度和精度上已经不能满足工业发展的需求,另一方面,近年来,随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,光谱分析仪器逐渐向智能化、微型化的方向发展。本课题通过深入研究光谱分析系统的结构和相关原理,利用线阵CCD及相关光学系统、ARM7电路系统和PC机相结合,设计了一个多通道微型可见光光谱采集系统,分别利用USB2.0的DMA数据传输方式和并行端口数据传输方式,实现了对可见光光谱的实时采集。整个系统分为三个部分:光学系统部分、ARM7电路系统硬件部分、系统的软件部分。在光学系统中,采用的是光纤接入系统,并利用高分辨率的凹面光栅来进行分光处理,再用2048像元的线阵CCD来对光信号进行探测;在ARM7电路系统中,采用ARM7内核微处理器作为整个电路系统的MCU,利用16位精度的高速AD来处理CCD输出的电压信号,此外,电路系统可以通过USB接口或并口来和其他设备进行数据交换,接口齐全,具有良好的扩展性;软件系统则包括了整个采集电路工作程序和PC机上的软件。电路可以在程序控制下正常地工作,CCD由采集电路进行驱动并可以正常工作,整个电路能够正确地采集到CCD输出的光谱信号并实现与PC机或其他设备的高速数据交换;PC机上的软件不仅可以接收和显示采集到的光谱曲线,还可以实现对光谱曲线的定标和降噪等处理。本光谱采集系统已经经过了实际测试,其工作稳定,与传统光谱以相比具有数据处理速度快、精度高、功耗低、功能强大等优点,能够测量的波长范围为300nm~800nm,在波长范围的两端误差相对较大,但在可见光范围内的相关性能指标和误差都在可以接受的范围内。此外,整个系统的体积较小,电路和光学系统的尺寸都有严格的控制,真正做到了微型化,同时整个系统设计的成本也得到了很好的控制。