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光谱分析技术是利用未知物质的光谱信息来测定它的含量及组成成分的重要检测技术手段之一,随着科学技术的不断发展,它在能源工程、化工、资源开发、石油、环境保护、信息工程和各种新型材料工业领域中得到了广泛应用。因此,建立光谱测量系统具有重要的学术意义和实际应用价值。
在工业废气中,气体在紫外波段有特征吸收,用紫外光谱分析气体浓度,可以克服气体含量低、易吸附、水溶性强等困难,有效的排除干扰。而基于虚拟仪器技术开发的相对光谱测量系统,成本低、开发周期短且易于系统升级和维护。因此,在本论文中通过将紫外光谱分析技术与虚拟仪器技术相结合,利用计算机的运算、存储和显示功能,设计了相对光谱测量系统。
本论文首先回顾了辐射度学、光度学、光谱分析技术的发展历史及其基本理论和定律,并对各种光谱分析技术进行了分析和比较。然后,通过研究光谱测量的原理,结合虚拟仪器技术设计了光谱测量系统。相对光谱测量系统由硬件和软件两部分组成,硬件部分由稳功率电源、光源、单色仪、探测器、PCI-6259数据采集卡、计算机等构成,由于硬件部分是整个系统的关键部分,因此,对这些硬件进行详细的分析和筛选。系统的软件部分是在LabVIEW平台上设计的,可以实现数据采集、处理、显示、存储和通信等功能。其次,利用该系统进行了相关的光谱测量实验,对系统采用的光源和探测器的性能进行了测试。最后,结合差分吸收光谱法对SO2气体浓度进行了检测。
通过这些光谱测量实验和气体浓度的测量,光谱测量系统的实验部分和应用部分的功能得到了验证,具备实际应用的能力。结果表明本文利用虚拟仪器技术设计的相对光谱测量系统不但结构简单,而且具有高精确度、高灵敏度、低成本和高可靠性的特点。同时,也说明利用LabVIEW软件平台建立的系统自动化程度高、性价比高、功能易扩展、开发周期短,并且容易集成,可以非常方便的集成一些先进的、高效的光谱分析方法和数据处理算法,形成功能强大的光谱测量系统。