微型光纤光谱仪USB4000测控系统的二次开发

论文摘要

实验室中光谱仪所要求的光谱分析软件首先能进行精确的测量,然后在所得光谱的基础上实现数据处理等功能;然而目前美国OCEAN OPTICS公司的微型光纤光谱仪USB4000却不能满足实验室的要求。其一,自带的软件虽可实现对样品测量,但测量的数据信噪比较低,数据处理及分析图谱功能没有达到实验室要求的标准,且不能进行实时数据分析。其二,数据存储格式是自带软件的存储格式,上传的数据或生成的光谱只有自带的软件可以打开或调用,导出的数据用于其它软件分析则十分烦琐。故本文在不改变其机械结构、光路和电路的基础上,针对仪器的不足进行软件的二次开发,重新设计并开发了测控软件接口部分,但由于目前很多PC机和笔记本电脑都没有串口,故针对仪器软件二次开发产生的串口再进行外围硬件电路的二次开发,设计接口转换模块外围硬件电路,以达到软硬件同时符合仪器的要求,能够顺利上传数据、进行通讯。利用测得的数据综合比对,进行光谱定标工作。在光谱数据处理方面,进行了数据规范化处理,并且实现诸如光谱平滑和傅立叶变换等光谱信号去噪处理。为日后继续开发测控软件的分析处理部分提供了一个完善的接口平台和数据处理基础。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 近红外光谱分析技术原理及特点
• 1.1.1 近红外光谱分析技术原理
• 1.1.2 技术特点
• 1.2 近红外光谱分析技术的应用领域
• 1.3 近红外光谱仪的发展趋势及国内外研究现状
• 1.3.1 近红外光谱仪的发展趋势
• 1.3.2 近红外光谱仪的国内外研究现状
• 1.3.3 Ocean Optics 公司近红外仪器
• 1.4 选题的背景、意义及研究内容
• 1.4.1 研究背景及意义
• 1.4.2 本文主要研究内容
• 第二章 微型光纤光谱仪USB4000 概述
• 2.1 USB4000 光路及电路
• 2.2 USB4000 仪器参数
• 2.3 CCD 芯片－TOSHIBA TCD1304AP
• 2.4 集成高速8051 的USB 芯片－CY7C68013
• 2PROM 步骤'>2.5 USB4000 刷新及设置E²PROM 步骤
• 2.6 22 针连接器
• 第三章 USB4000 测控系统串口通讯软件设计
• 3.1 利用VC++设计串口传输软件部分的几种方案
• 3.1.1 VC++编写串行通信的一般步骤
• 3.1.2 使用VC++提供的MSComm 控件实现串口通信
• 3.1.3 利用API 函数实现串口通信
• 3.1.4 多线程下实现串行通信
• 3.2 采用SERIALPORT 类实现数据上传
• 3.2.1 CSerialPort 类中通信函数
• 3.2.2 串口通信类的编写原理及其用法
• 3.2.3 CSerialPort 类加载过程
• 3.3 串口通讯调试过程
• 3.3.1 USB4000 通过22 针连接器进行串口编程的命令参数
• 3.3.2 调试过程及结果
• 第四章 通讯接口转换模块设计
• 4.1 串口转USB 接口芯片
• 4.1.1 USB 系统概述及系统要求
• 4.1.2 USB 与RS232 接口转换设计方案的选择
• 4.1.3 串口转USB 专用芯片CH341 构造及应用
• 4.2 转换模块设计
• 4.3 转换模块驱动安装及使用
• 第五章 数据处理
• 5.1 数据对比及标定
• 5.2 利用MATCOM 添加数据处理功能之软件设计
• 5.2.1 VC++调用Matcom 方法介绍
• 5.2.2 VC++调用Matcom 过程
• 5.2.3 光谱采集软件设计
• 5.3 VC++调用MALTAB 实现数据处理
• 5.3.1 采样平均
• 5.3.2 数据规范化处理
• 5.3.3 光谱消噪处理
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢