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基于转炉炼钢的微型光谱仪的研究

作　者: 王赵淮
导　师: 陈延如
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 微型光谱仪转炉炼钢终点控制光学系统 CCD FX2 界面程序
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

光谱信息应用于转炉炼钢终点控制与传统的终点控制方法相比,能够减少甚至避免不必要的补吹等操作,大幅度提高所炼钢种的质量,缩短冶炼时间,降低成本,减小冶炼工人的劳动量,改善作业环境。现有的光谱仪大多适用于实验室,不能满足炼钢终点控制的实时测量、耐用廉价等要求。针对此种新型转炉炼钢终点控制方法的需要,论文研究并设计了其光谱信息采集系统中使用的微型光谱仪。在光谱仪的光学结构方面,研究了平面光栅的原理与性能,总结了最常见的三种基于平面光栅的光谱仪光学系统,完成了对光谱仪光学系统的设计。在硬件电路方面,研究了光谱仪的光电探测器,重点分析了CCD阵列,选择适合光谱仪探测的TCD1304AP作为探测器,研究了AD转换和FIFO缓存,选择了AD1672作为AD转换器,IDT7024缓存AD转换后的数据。在数据传输方面,研究了USB芯片FX2,并设计了USB电源的节电方法和电压转换电路。在上位机的数据接收上,使用Visual C++编写了光谱仪的界面程序,可满足光谱仪对数据接收处理及光谱曲线的的绘制等要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-13
  1.1 光谱仪在转炉炼钢终点控制中的应用及其特点  7-8
  1.2 光谱仪发展现状  8-11
  1.4 课题研究的意义及主要内容  11-13
2 微型光谱仪的光学结构  13-27
  2.1 光栅  13-17
    2.1.1 平面光栅  13-15
    2.1.2 闪耀光栅  15-17
  2.2 微型光谱仪的光学系统  17-22
    2.2.1 李特洛系统  18-19
    2.2.2 艾伯特-法斯梯光学系统  19-21
    2.2.3 切尔尼-特纳系统  21-22
  2.3 微型光谱仪的光学设计  22-27
    2.3.1 微型光谱仪的工作波长与分辨率  22-23
    2.3.2 微型光谱仪的元件匹配  23-24
    2.3.3 课题的微型光谱仪的光学系统  24-27
3 微型光谱仪的接收探测系统  27-41
  3.1 CCD的工作原理与特性参数  28-30
    3.1.1 CCD工作原理  28-29
    3.1.2 CCD的特性参数  29-30
  3.2 线阵CCD  30-36
    3.2.1 线阵CCD的两种基本结构  31
    3.2.2 TCD1304AP线阵CCD  31-36
  3.3 AD转换  36-38
    3.3.1 ADC的主要技术参数及芯片选择  36-37
    3.3.2 AD1672芯片  37
    3.3.3 AD8041放大器  37-38
  3.4 FIFO数据缓存  38-41
4 USB数据传输  41-48
  4.1 USB简介  41-42
    4.1.1 USB的特点  41
    4.1.2 USB系统  41-42
    4.1.3 USB的数据传输  42
  4.2 EZ-USB FX2接口芯片  42-45
    4.2.1 EZ-USB FX2接口模式  43-44
    4.2.2 EZ-USB FX2输入和输出  44
    4.2.3 EZ-USB FX2 CPU  44-45
    4.2.4 EZ-USB FX2存储空间  45
  4.3 USB的电源  45-48
5 光谱仪软件与定标  48-55
  5.1 光谱仪软件  48-53
    5.1.1 软件开发工具的选择  48-49
    5.1.2 软件界面  49-50
    5.1.3 数据采集模块  50-51
    5.1.4 数据处理模块  51-52
    5.1.5 光谱曲线处理模块  52-53
  5.2 光谱仪的定标  53-55
6 总结  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-59

基于转炉炼钢的微型光谱仪的研究

内容摘要

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