光谱分析检测技术和光谱仪器经历了近百年的发展,在现代科学实验、生物研究、医学及医药研究、工农业生产、国防、天文观测等领域得到了极其广泛的应用。随着现代科学技术的飞速发展,传统的光谱仪已经不能满足当前发展的需要,许多研究、应用领域对光谱仪器提出了小型化、微型化、快速化、使用方便灵活、性能价格比高等更高要求。因此,微型多通道快速光谱仪的研究成为光谱仪器发展的重要趋势之一。 该课题设计了一款采用平面光栅作为分光元件、线阵CCD作为探测元件,基于单片机和USB2.0接口的微型多通道快速光谱仪,该光谱仪体积小、速度快、精度高,具有即插即用的特点,可以实时快速地对多个光谱参数进行测量,并且可用于其他仪器的二次开发。 论文首先回顾了光谱仪的发展概况,对当前常用光谱测量方法进行了比较,并提出了该光谱仪的特点及研究意义。然后介绍了该光谱仪可测试的一些参数的相关光度、色度学理论。 接着对系统结构作了总体上的介绍,明确了系统的框架结构,通过三个方面具体介绍了系统的组成和实现方式。第一,介绍了分光系统的结构,并对分光元件做了分析。第二,详细介绍了高速光谱数据采集硬件系统的各个组成部分及采集实现的过程。第三,介绍了单片机固件及上位机软件的设计,提出了通信、控制、采集、数据处理的方法。 其次说明了对仪器定标方法和措施,并将实验结果与先进仪器进行比对,验证系统的整体性能,另外还从光谱功率不确定度的影响方面对影响仪器性能进行了分析。 最后对本论文所做的工作进行了总结,提出了以后需要加强和改进的工作。 经实际使用验证,该仪器取得了令人满意的结果,能够满足光谱分析的要求,达到了预期的研究目标。