基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪关键技术研究

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基于MOEMS技术的微型红外光谱仪,具有体积小、重量轻、使用方便、能二次开发、成本低廉等优点,是近年来研究的热点。论文针对微型红外光谱仪研制中存在的关键技术问题,开展基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪关键技术研究,具有重要的科学意义和需求背景。
　　论文在分析研究国内外微型红外光谱仪的研究现状与趋势基础上,针对微型中红外光谱仪的低成本、高性能、宽光谱、高分辨率等问题,提出了一种基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪新结构;研究分析扫描微镜的结构与工作原理,研究了扫描微镜控制的理论与方法、以及相应控制与信号获取电路;研究了基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪系统装调方法,成功研制出基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪原理样机,工作频率540.1Hz、工作电压0.7V、摆角幅度±2.98°、光谱分辨率小于30nm;以CO2、HCl气体为检测对象,开展了MOEMS扫描微镜微型红外光谱仪的应用技术探索,获得了满意的实验结果。
　　本论文的主要研究工作是:
　　①研究分析了基于MOEMS技术的微型红外光谱仪的发展现状与趋势,指出了存在的科学与技术问题,提出了基于MOEMS扫描微镜和单管探测器的微型中红外光谱仪的新结构,确定了基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪系统总体方案;
　　②基于平面衍射光栅的相关理论,研究了基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪的设计理论与方法,提出了基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪的光学系统新结构,进行了光学系统的模拟仿真,验证了系统的可行性;
　　③针对基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪的结构与原理,系统研究了MOEMS扫描微镜的控制原理与控制方法,设计了MOEMS扫描微镜闭环控制电路系统、微型中红外光谱仪信号采集系统硬件与软件,完成了MOEMS扫描微镜微型中红外光谱仪系统控制与信号处理的研究。
　　④研究了基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪系统装调方法及相应微结构,成功研制出基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪原理样机,进行了微型光谱仪的光谱标定与性能测试;
　　⑤以CO2、HCl气体为检测对象,开展了基于MOEMS扫描微镜的微型中红外光谱仪的应用技术研究,建立了CO2、HCl气体的PLS算法的回归模型,完成了对CO2、HCl气体的检测,获得验证模型的决定系数、均方根误差分别为0.9852RvCO2、CO20.189RMSEP和0.645vHClR、HCl2.345RMSEP。
　　⑥总结了研究工作,针对存在的问题,提出了下一步工作重点。

著录项

作者
张中卫;
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作者单位

重庆大学;

展开▼
授予单位重庆大学;
学科仪器科学与技术
授予学位博士
导师姓名温志渝;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TH744.1;TH709;
关键词
MOEMS技术; 扫描微镜; 红外光谱仪; 光学系统; 闭环控制;

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