基于MOEMS扫描光栅微镜的微型近红外光谱仪的控制与信号获取系统

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微型近红外光谱仪是检测分析物质成分与含量的精密光学仪器,在生物医药、食品安全、环境监测、工农业生产、航空航天及国家安全等领域具有重要而广泛的应用。论文针对基于MOEMS扫描光栅微镜的微型近红外光谱仪的信息获取稳定性、准确性等问题,开展基于MOEMS扫描光栅微镜的微型近红外光谱仪控制与光谱信号获取关键技术的探索性研究,具有重要应用需求。论文在分析国内外MOEMS扫描微镜控制技术和微型近红外光谱仪信号获取系统的研究现状的基础上,系统分析重庆大学微系统研究中心研制的MOEMS扫描光栅微镜的结构与工作原理,提出一种基于MOEMS扫描光栅微镜角传感器信号实现MOEMS扫描光栅微镜高精度闭环控制和光谱信号准确获取的新方法;完成MOEMS扫描光栅微镜高精度闭环控制电路和光谱信号获取电路及软件的设计;完成系统软硬件联合调试与测试分析,为基于MOEMS扫描光栅微镜的微型近红外光谱仪的研究奠定一定的技术基础。论文主要研究工作:①在研究MOEMS扫描微镜控制技术及微型近红外光谱仪信号获取系统研究现状的基础上,分析基于MOEMS扫描光栅微镜的微型近红外光谱仪的结构与工作原理,确定基于MOEMS扫描光栅微镜的微型近红外光谱仪控制与信号获取系统的总体方案;②针对MOEMS扫描光栅微镜的结构与工作原理,提出基于MOEMS扫描光栅微镜角传感器信号的扫描光栅微镜闭环控制方案,建立电路仿真模型,完成模拟仿真和电路设计;③设计微型近红外光谱仪信号获取系统的硬件电路,完成光电转换模块、AD(Analog Converter Digital)转换模块、FPGA(Field-Programmable Gate Array)控制模块和USB(Universal Serial Bus)接口模块设计;编写FPGA对各个功能模块的控制及USB固件程序;④对研制出的微型近红外光谱仪控制与信号获取系统进行调试与测试分析,验证MOEMS扫描光栅微镜闭环控制系统功能及FPGA逻辑控制功能,实现USB模块的枚举与数据传输功能。
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