PE983G红外光谱仪控制板的研发

论文摘要

红外光谱与分子的结构密切相关,是研究表征分子结构的一种有效手段,与其它方法相比较,红外光谱由于对样品没有任何限制,它是公认的一种重要分析工具。红外光谱仪被广泛应用在石油、化工、教学、材料科学、公安、国防等各个领域,是科研、生产、教学不可缺少的分析测试仪器。PE983G红外光谱仪是一款经典的色散型红外光谱仪,具有受外界环境影响少,测量光谱范围较宽等优点。随着技术的发展,国内早期引进的一批类似的仪器,正处于淘汰或者瘫痪状态,通过改造使老仪器换新颜,并在其基础上研发新型的光谱仪,是本次课题研究的主要目的。本文简单介绍了红外光谱的原理,红外光谱仪的种类,各种光谱仪的组成结构,以及各自的特点,然后详细介绍了PE983G光谱仪的功能、结构;剖析了光路系统,数据采集,数据处理,数据存储,显示,打印等功能。通过与当今电子学进行比较,来介绍本文要进行的控制板的设计。从原理、工作流程到关键部分的重点详细阐述,从硬件设计到计算机控制软件,介绍了改造后的光谱仪控制系统的详细设计,最后简单介绍了改造后的光谱仪,期望能够实现的实时显示,数据存储,打印等功能。在本文中,主要介绍的是本人负责的光谱仪的光路的控制,通过改进光路电机的控制,得到比较理想的信号。在整个光路中,有同步电机控制的分光器和斩光器,也有步进电机控制的光楔、光栅和滤光片,需要设计合理精确的控制方法,理清每个器件之间的相互关系。对同步电机的控制,主要采用了正弦波发生器芯片ML2036,通过单片机的控制来产生需要的正弦波频率,从而对同步电机的速度进行精确地控制。对于步进电机的控制,主要采用了单片机加相应的驱动器进行精确地控制,从而满足系统的要求。最后,利用VC编写了一个简单的控制界面,利用串口通讯,对各个电机的速度方向等进行控制,这样既有利于检测系统控制的精度,也有利于更好的与完整的、成熟的计算机控制软件进行接轨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 引言
• 1.2 红外光谱仪的发展历史
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 主要内容
• 第二章 红外光谱仪
• 2.1 红外光谱的基本知识
• 2.1.1 红外光的区划
• 2.1.2 红外吸收过程
• 2.1.3 谱区范围
• 2.1.4 红外吸收光谱的产生
• 2.1.5 红外光谱的作用
• 2.1.6 红外光谱分析技术的特点
• 2.2 红外分光光度法基本原理
• 2.3 色散型红外光谱仪
• 2.3.1 工作原理
• 2.3.2 色散型的特点
• 2.4 傅里叶变换红外光谱仪
• 2.4.1 工作原理
• 2.4.2 傅里叶变换型的特点
• 2.5 本章小结
• 第三章 分光器和斩光器的控制
• 3.1 分光器和斩光器的工作原理
• 3.2 控制方案
• 3.3 可编程正弦波发生器—ML2036
• 3.3.1 主要特性
• 3.3.2 基本原理
• 3.3.3 引脚功能
• 3.3.4 外围电路
• 3.4 功率放大器芯片——OPA548
• 3.4.1 主要特性
• 3.4.2 应用范围
• 3.4.3 典型的应用电路
• 3.4.4 硬件接线图
• 3.5 分光器和斩光器的控制测试
• 3.5.1 BergerLaher 同步电机
• 3.5.2 BODINE 同步电机
• 3.5.3 电机接线图
• 3.6 控制测试
• 3.7 本章小结
• 第四章 光楔、光栅和滤光片的控制
• 4.1 光楔、光栅和滤光片的工作原理
• 4.1.1 步进电机的原理
• 4.1.2 步进电机的种类
• 4.1.3 步进电机的相数
• 4.1.4 步进电机控制器
• 4.2 控制方案
• 4.3 单片机—C8051F206
• 4.3.1 性能简介
• 4.3.2 结构框图
• 4.3.3 外围电路
• 4.4 SANYO 步进电机的控制
• 4.4.1 SANYO 电机
• 4.4.2 ODQ242 驱动器
• 4.4.3 实验接线图
• 4.5 Phlipis 步进电机的控制
• 4.6 Berger Lahr 步进电机的控制
• 4.7 本章小结
• 第五章 软件设计
• 5.1 单片机编程
• 5.2 上位机程序
• 5.2.1 程序界面
• 5.2.2 主要编程代码
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录